[發明專利]具有縱向柵極結構的常關型HEMT器件及其制備方法

有效

• 申請號: 201610109041.3
• 申請日: 2016-02-26
• 公開（公告）號: CN105576020B
• 公開（公告）日: 2018-06-19
• 發明（設計）人: 黃火林;孫仲豪;梁紅偉;夏曉川;杜國同;邊繼明;胡禮中
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: H01L29/778
• 分類號: H01L29/778;H01L21/335;H01L29/423;H01L29/10;H01L21/28
• 代理公司: 大連星海專利事務所有限公司 21208
• 代理人: 裴毓英

1.一種具有縱向柵極結構的常關型HEMT器件，其特征在于，包括：

層疊設置的襯底(1)、緩沖層(2)、i-GaN層(3)、柵介質層(7)和鈍化層(9)，其中，所述i-GaN層(3)一端、且背離緩沖層(2)的一側為階梯形；

包覆在階梯形下層和柵介質層(7)之間的源電極(5)，所述源電極(5)的底面和一個側面分別與i-GaN層(3)表面接觸；

包覆在階梯形上層和柵介質層(7)之間的勢壘層(4)和漏電極(6)，所述漏電極(6)與勢壘層(4)接觸，其中，所述漏電極(6)遠離階梯形；

包覆在柵介質層(7)和鈍化層(9)之間的柵電極(8)，所述柵電極(8)的截面呈“Z”字形，“Z”字形側壁無勢壘層結構，所述柵電極(8)的上平面位于階梯形上層的上方，下平面位于階梯形下層的上方，所述柵電極(8)位于源電極(5)上方，且柵電極(8)與源電極(5)之間由柵介質層(7)隔離；

依次穿過鈍化層(9)和柵介質層(7)、且與源電極(5)接觸的源電極焊盤(10)；依次穿過鈍化層(9)和柵介質層(7)、且與漏電極(6)接觸的漏電極焊盤(11)；

其中，所述階梯形的高度為300-600nm；所述階梯形上層與源電極(5)頂面的距離為200-500nm；所述柵介質層(7)的厚度為10-50nm；所述柵電極(8)上平面的寬度為0.5-1.5μm。

2.一種具有縱向柵極結構的常關型HEMT器件的制備方法，其特征在于，包括：

步驟1，依次在襯底(1)上生長緩沖層(2)、i-GaN層(3)和勢壘層(4)；

步驟2，刻蝕勢壘層(4)和i-GaN層(3)的一端，以在i-GaN層(3)的一端、且背離緩沖層(2)的一側形成階梯形；

步驟3，在階梯形下層上形成源電極(5)，并在i-GaN層(3)上遠離源電極(5)的一端形成漏電極(6)；

步驟4，生長覆蓋在漏電極(6)、勢壘層(4)和源電極(5)上方的柵介質層(7)；

步驟5，在柵介質層(7)上并靠近源電極(5)一端形成柵電極(8)，以使柵電極(8)的截面呈“Z”字形，使柵電極(8)的上平面位于階梯形上層的上方，下平面位于階梯形下層的上方；

步驟6，生長覆蓋在柵介質層(7)和柵電極(8)上方的鈍化層(9)，并形成與源電極(5)接觸的源電極焊盤(10)和與漏電極(6)接觸的漏電極焊盤(11)。

3.根據權利要求2所述的具有縱向柵極結構的常關型HEMT器件的制備方法，其特征在于，在步驟3中，在階梯形下層上形成源電極(5)，并在i-GaN層(3)上遠離源電極(5)的一端形成漏電極(6)，包括：

分別在階梯形下層和i-GaN層(3)上遠離階梯形的一端光刻顯影；

利用電子束蒸發方法形成復合金屬電極結構；

利用氮氣進行退火處理。

4.根據權利要求2所述的具有縱向柵極結構的常關型HEMT器件的制備方法，其特征在于，在步驟4中，采用ALD或者LPCVD方法生長覆蓋在漏電極(6)、勢壘層(4)和源電極(5)上方的柵介質層(7)。

5.根據權利要求2所述的具有縱向柵極結構的常關型HEMT器件的制備方法，其特征在于，在步驟5中，采用電子束蒸發方法在柵介質層(7)上并靠近源電極(5)一端形成柵電極(8)。

6.根據權利要求2所述的具有縱向柵極結構的常關型HEMT器件的制備方法，其特征在于，在步驟6中，生長覆蓋在柵介質層(7)和柵電極(8)上方的鈍化層(9)，并形成與源電極(5)接觸的源電極焊盤(10)和與漏電極(6)接觸的漏電極焊盤(11)，包括：

采用PECVD方法沉積鈍化層(9)；

分別腐蝕源電極(5)和漏電極(6)上方的鈍化層(9)，形成窗口；

分別在窗口中，制作源電極焊盤(10)和漏電極焊盤(11)。