[發(fā)明專利]GaN基的p-GaN增強(qiáng)型HEMT器件及其制作方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711278188.6
• 申請(qǐng)日: 2017-12-06
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109888008A
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-06-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙杰;付凱;宋亮;郝榮暉;陳扶;于國(guó)浩;蔡勇;張寶順
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所
• 主分類號(hào): H01L29/778
• 分類號(hào): H01L29/778;H01L29/06;H01L21/335
• 代理公司: 南京利豐知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 32256
• 代理人: 王茹;王鋒

1.一種GaN基的p-GaN增強(qiáng)型HEMT器件，其特征在于包括：

隧道結(jié)構(gòu)，其包括異質(zhì)結(jié)，所述異質(zhì)結(jié)包括溝道層和勢(shì)壘層，且所述異質(zhì)結(jié)內(nèi)形成有二維電子氣；

帽層，其至少對(duì)隧道結(jié)構(gòu)的局部區(qū)域形成三維包覆，并至少用以將所述異質(zhì)結(jié)內(nèi)分布于柵下區(qū)域的二維電子氣耗盡；

源極、漏極，其分別設(shè)置在所述隧道結(jié)構(gòu)兩端；以及

柵極，其對(duì)所述帽層的形成三維包覆。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的GaN基的p-GaN增強(qiáng)型HEMT器件，其特征在于還包括緩沖層，所述緩沖層的局部區(qū)域?yàn)橄鄬?duì)凸起部，所述溝道層形成在所述相對(duì)凸起部上，且所述隧道結(jié)構(gòu)包括所述相對(duì)凸起部。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的GaN基的p-GaN增強(qiáng)型HEMT器件，其特征在于：所述帽層選用p-GaN帽層；優(yōu)選的，所述p-GaN帽層的摻雜濃度為10¹⁵～10²¹/cm³；和/或，所述帽層的厚度為5nm～1μm；和/或，所述帽層連續(xù)覆蓋所述隧道結(jié)構(gòu)的兩個(gè)側(cè)壁的局部區(qū)域及頂面的局部區(qū)域。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的GaN基的p-GaN增強(qiáng)型HEMT器件，其特征在于：所述隧道結(jié)構(gòu)上還包覆有絕緣介質(zhì)層，所述絕緣介質(zhì)層上形成有用以使帽層與勢(shì)壘層接觸的窗口；優(yōu)選的，所述絕緣介質(zhì)層的材質(zhì)包括AlN、Si₃N₄、SiO₂、HfO₂或Al₂O₃；優(yōu)選的，所述絕緣介質(zhì)層的厚度為3nm～1μm。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的GaN基的p-GaN增強(qiáng)型HEMT器件，其特征在于：所述勢(shì)壘層的材質(zhì)包括InGaN、AlInGaN、AlGaN或AlN；和/或，所述勢(shì)壘層的厚度為3nm～100nm，優(yōu)選為10～50nm；和/或，所述溝道層的材質(zhì)包括GaN；和/或，所述GaN溝道層的厚度為1nm～1μm；和/或，所述緩沖層的材質(zhì)包括AlN、AlGaN、AlInGaN、InGaN或GaN；和/或，所述緩沖層的厚度為300nm～3μm；優(yōu)選的，所述緩沖層包括低溫AlN層及GaN層或AlGaN層；尤其優(yōu)選的，所述低溫AlN層的厚度為2nm～1μm，所述GaN層的厚度為1～3μm；尤其優(yōu)選的，所述AlGaN層的厚度為1～3μm。

6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的GaN基的p-GaN增強(qiáng)型HEMT器件，其特征在于：所述緩沖層設(shè)置在襯底上；優(yōu)選的，所述襯底的材質(zhì)包括Si、SiC或藍(lán)寶石。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的GaN基的p-GaN增強(qiáng)型HEMT器件，其特征在于：所述源極、漏極與異質(zhì)結(jié)之間形成歐姆接觸；和/或，所述柵極與帽層之間形成肖特基接觸。

8.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的GaN基的p-GaN增強(qiáng)型HEMT器件，其特征在于：當(dāng)在所述柵極上施加的電壓大于一閾值電壓時(shí)，所述源極和漏極通過(guò)二維電子氣電連接，使所述HEMT器件開(kāi)啟；而當(dāng)在所述柵極上施加的電壓小于所述閾值電壓時(shí)，所述異質(zhì)結(jié)內(nèi)位于柵下區(qū)域的二維電子氣被耗盡，使所述HEMT器件關(guān)閉。

9.根據(jù)權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)所述的GaN基的p-GaN增強(qiáng)型HEMT器件的制作方法，其特征在于包括：

至少在襯底上生長(zhǎng)形成包含溝道層和勢(shì)壘層的異質(zhì)結(jié)；

對(duì)所述異質(zhì)結(jié)進(jìn)行加工，形成隧道結(jié)構(gòu)；

在所述隧道結(jié)構(gòu)上生長(zhǎng)形成帽層；

在所述隧道結(jié)構(gòu)的兩端分別制作源極、漏極；以及

在所述帽層上制作柵極。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的制作方法，其特征在于還包括：

依次在襯底上生長(zhǎng)緩沖層、異質(zhì)結(jié)；

對(duì)所述緩沖層及異質(zhì)結(jié)進(jìn)行加工，形成所述隧道結(jié)構(gòu)。