[發(fā)明專利]具有等離子體鈍化層的GaNHEMT及制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711408893.3
• 申請日: 2017-12-22
• 公開（公告）號: CN108091687B
• 公開（公告）日: 2020-10-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王榮華
• 申請（專利權(quán)）人: 大連芯冠科技有限公司
• 主分類號: H01L29/06
• 分類號: H01L29/06;H01L29/778;H01L21/335
• 代理公司: 大連非凡專利事務(wù)所 21220
• 代理人: 閃紅霞

本發(fā)明公開一種具有等離子體鈍化層的GaNHEMT，由下至上依次為襯底、緩沖層、GaN或InGaN溝道層及In_xAl_yGa_1?x?yN勢壘層，所述In_xAl_yGa_1?x?yN勢壘層邊緣有隔離區(qū)，在隔離區(qū)之內(nèi)有源區(qū)的In_xAl_yGa_1?x?yN勢壘層表面有源電極、漏電極及柵電極，所述In_xAl_yGa_1?x?yN勢壘層上有等離子體鈍化層。制備方法是制備預(yù)處理器件，將預(yù)處理器件置于反應(yīng)腔內(nèi)，將反應(yīng)腔抽真空；向反應(yīng)腔通入氣體并使腔體壓強(qiáng)達(dá)到3毫托~10托，開啟功率小于200瓦的射頻源使氣體形成等離子體，所述氣體為含F(xiàn)氣體、含O氣體、含Cl氣體、氮?dú)庖约皻鍤庵械闹辽僖环N；預(yù)處理器件在等離子體環(huán)境下保留0.5~5分鐘；制成具有等離子體鈍化層的GaN HEMT。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于高電子遷移率晶體管器件制備領(lǐng)域，尤其涉及一種可大幅提升擊穿電壓的具有等離子體鈍化層的GaN HEMT及制備方法。

背景技術(shù)

氮化鎵高電子遷移率晶體管器件（GaN HEMT）是基于氮化鎵（GaN）材料的高電子遷移率晶體管（HEMT），在微波射頻和電力電子應(yīng)用中發(fā)揮越來越重要的角色。GaN高電子遷移率晶體管器件的結(jié)構(gòu)是由下至上依次為襯底、緩沖層、GaN或InGaN溝道層及In_xAl_yGa_1-x-yN勢壘層（可有GaN或SiN帽層覆蓋其上），所述In_xAl_yGa_1-x-yN勢壘層邊緣有隔離區(qū)，隔離區(qū)之內(nèi)有源區(qū)的In_xAl_yGa_1-x-yN勢壘層表面有源電極、漏電極及柵電極。三族氮化物In_xAl_yGa_1-x-yN（0x,y1，x+y=1）材料體系具有極強(qiáng)的極化效應(yīng)，表面容易積累可移動(dòng)電荷，對HEMT器件的性能造成如下主要影響：1）器件提前擊穿，即實(shí)際擊穿電壓比設(shè)計(jì)值小，可靠性差；2）器件開關(guān)過程中實(shí)際電阻比靜態(tài)電阻大，又稱電流崩塌效應(yīng)，影響器件的輸出功率。

為了解決三族氮化物表面積累可移動(dòng)電荷的問題，現(xiàn)有的方法是在GaN HEMT的源、漏、柵電極制備后通過等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積（PECVD）或原子層沉積（ALD）的方法，直接在器件的In_xAl_yGa_1-x-yN勢壘層表面及源電極、漏電極及柵電極表面生長氮化硅（SiN）、氧化硅（SiO₂）、氧化鋁（Al₂O₃）或氧化鉿（Hf₂O₃）等介質(zhì)薄膜（即鈍化）。部分實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，In_xAl_yGa_1-x-yN表面的移動(dòng)電荷密度隨介質(zhì)層厚度的增加而減少，但不能完全去除；且對于微波射頻器件而言，過厚的介質(zhì)層會帶來很大的寄生電容，影響器件在開關(guān)截止頻率、增益等方面的性能，故介質(zhì)層厚度受到限制。對于高壓電力電子器件而言，未能去除的表面移動(dòng)電荷仍會引起器件的提前擊穿，影響器件長期的可靠性和穩(wěn)定性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明是為了解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的上述技術(shù)問題，提供一種可大幅提升擊穿電壓的具有等離子體鈍化層的GaN HEMT及制備方法。