[發(fā)明專利]一種增強(qiáng)型GaN基HEMT器件及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711404647.0
• 申請(qǐng)日: 2017-12-22
• 公開（公告）號(hào): CN108231880B
• 公開（公告）日: 2021-03-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉洪剛;常虎東;孫兵;袁志鵬;肖冬萍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 蘇州聞頌智能科技有限公司
• 主分類號(hào): H01L29/778
• 分類號(hào): H01L29/778;H01L21/335;H01L29/06
• 代理公司: 蘇州創(chuàng)元專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 32103
• 代理人: 孫仿衛(wèi)

本發(fā)明公開了一種增強(qiáng)型GaN基HEMT器件，包括從下往上依次層疊的襯底層、由氮化鎵和氮化鋁構(gòu)成的緩沖層、氮化鎵溝道層、Al(ln,Ga,Sc)N勢(shì)壘層、P型帽層、氮化硅鈍化層；增強(qiáng)型GaN基HEMT器件還包括：設(shè)于P型帽層和Al(ln,Ga,Sc)N勢(shì)壘層中的N型擴(kuò)散層；設(shè)于Al(ln,Ga,Sc)N勢(shì)壘層上表面的源電極和漏電極；設(shè)于P型帽層上表面的柵電極，柵電極位于源電極和漏電極之間；N型擴(kuò)散層位于柵電極和漏電極之間以及柵電極和源電極之間。通過在柵漏之間形成耗盡區(qū)，使其具有較高的擊穿電壓。本發(fā)明公開一種增強(qiáng)型GaN基HEMT器件的制備方法，將現(xiàn)有技術(shù)中依賴于刻蝕工藝的增強(qiáng)型GaN基HEMT器件制作流程中所涉及的P型帽層刻蝕工藝省去，改為離子注入工藝，提高了增強(qiáng)型GaN基HEMT器件制作工藝的一致性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種增強(qiáng)型GaN基HEMT器件及其制備方法。

背景技術(shù)

寬禁帶半導(dǎo)體氮化鎵材料以其具有禁帶寬度大、臨界擊穿電場(chǎng)高、電子飽和速度高等特點(diǎn)，成為新一代半導(dǎo)體功率器件的理想材料。近年來(lái)，以Al(ln, Ga, Sc)N/GaN為代表的GaN基HEMT器件結(jié)構(gòu)，通過自發(fā)極化和壓電極化產(chǎn)生高的二維電子氣，成為主流的GaN基HEMT器件材料結(jié)構(gòu)。

由于Al(ln, Ga, Sc)N/GaN器件的工作模式多為耗盡型器件，使得在開關(guān)型電路中，增加了功耗和設(shè)計(jì)的復(fù)雜程度。增強(qiáng)型GaN基HEMT器件能夠提高電路工作的安全性，所以，增強(qiáng)型GaN基HEMT器件成為當(dāng)前的一個(gè)重要的研究方向。

為了實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)型工作，目前GaN基HEMT器件的主要工藝方法之一為凹柵槽技術(shù)和柵電極區(qū)域的F離子注入工藝。凹柵槽技術(shù)對(duì)刻蝕設(shè)備要求比較高，而且離子注入柵槽部分的溝道損耗比較大。柵電極區(qū)域的F離子注入技術(shù)也存在著溝道下?lián)p耗較大的缺點(diǎn)，這限制了GaN基HEMT器件的產(chǎn)業(yè)化和應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的第一個(gè)目的是提供一種增強(qiáng)型GaN基HEMT器件，柵漏之間形成耗盡區(qū)，具有較高的擊穿電壓。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種增強(qiáng)型GaN基HEMT器件，包括從下往上依次層疊的：

襯底層、由氮化鎵和氮化鋁構(gòu)成的緩沖層、氮化鎵溝道層、Al(ln, Ga, Sc)N勢(shì)壘層、P型帽層、氮化硅鈍化層；

所述增強(qiáng)型GaN基HEMT器件還包括：

設(shè)于所述P型帽層和所述Al(ln, Ga, Sc)N勢(shì)壘層中的N型擴(kuò)散層；

設(shè)于所述Al(ln, Ga, Sc)N勢(shì)壘層上表面的源電極和漏電極；

設(shè)于所述P型帽層上表面的柵電極，所述柵電極位于所述源電極和所述漏電極之間；

所述氮化硅鈍化層位于所述柵電極和所述源電極之間，以及所述柵電極和所述漏電極之間；

所述N型擴(kuò)散層位于所述柵電極和所述漏電極之間，以及所述柵電極和所述源電極之間。

優(yōu)選地，所述N型擴(kuò)散層的上表面與所述P型帽層的上表面齊平，所述N型擴(kuò)散層沿豎直方向穿透所述P型帽層且其下表面位于所述Al(ln, Ga, Sc)N勢(shì)壘層中，所述Al(ln,Ga, Sc)N勢(shì)壘層的厚度為3-40nm，所述N型擴(kuò)散層深入所述Al(ln, Ga, Sc)N勢(shì)壘層的距離為0-30nm。

優(yōu)選地，所述柵電極和所述漏電極之間兩兩間隔的設(shè)有多個(gè)所述N型擴(kuò)散層，所述柵電極和所述漏電極之間的距離為2-50000nm，所述N型擴(kuò)散層的寬度為200nm-20000nm。

更優(yōu)選地，所述N型擴(kuò)散層兩兩之間的間隔為200nm-20000nm。

更優(yōu)選地，所述柵電極和所述漏電極之間所述N型擴(kuò)散層的個(gè)數(shù)為1-25。