[發(fā)明專利]一種GaN HEMT器件及制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810184785.0
• 申請(qǐng)日: 2018-03-06
• 公開（公告）號(hào): CN108417628A
• 公開（公告）日: 2018-08-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 高淵;李波;孫虎;周國(guó);付興中;張力江
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第十三研究所
• 主分類號(hào): H01L29/778
• 分類號(hào): H01L29/778;H01L29/423;H01L21/335
• 代理公司: 石家莊國(guó)為知識(shí)產(chǎn)權(quán)事務(wù)所 13120
• 代理人: 夏素霞

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種GaN HEMT器件及制備方法，包括襯底，襯底上表面由下至上依次設(shè)有GaN外延層和柵介質(zhì)層，還包括貫穿柵介質(zhì)層與GaN外延層接觸的柵極、源電極和漏電極；柵介質(zhì)層包括不同性質(zhì)的第一柵介質(zhì)層和第二柵介質(zhì)層；第一柵介質(zhì)層上開設(shè)有第一柵槽，第二柵介質(zhì)層上開設(shè)有第二柵槽；第一柵槽側(cè)壁傾角小于第二柵槽側(cè)壁傾角；柵極包括填充滿第一柵槽和第二柵槽的柵金屬，以及設(shè)置于第二介質(zhì)層上表面的柵帽；源電極和漏電極位于柵極兩側(cè)。本發(fā)明采用雙層復(fù)合柵介質(zhì)結(jié)構(gòu)，第一柵槽側(cè)壁傾角平緩，第二柵槽側(cè)壁傾角相對(duì)陡直，既能夠減少柵金屬阻擋層形成的孔洞；又能夠減小寄生電容，實(shí)現(xiàn)GaN HEMT器件的可靠性和頻率特性同時(shí)提高。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種GaN HEMT器件及制備方法。

背景技術(shù)

目前，由于GaN HEMT(High Electron Mobility Transistor高電子遷移率晶體管)器件具備優(yōu)異的功率及頻率特性，高擊穿和低噪聲特性，廣泛應(yīng)用于移動(dòng)通信、雷達(dá)等領(lǐng)域。GaN柵通常采用蒸發(fā)剝離的方法形成，柵槽介質(zhì)形貌直接影響了蒸發(fā)后柵金屬形貌。柵槽側(cè)壁形貌與器件的性能有直接關(guān)系。為了降低寄生電容，要求柵槽形貌盡量陡直，但由于蒸發(fā)具有自掩蔽效應(yīng)，容易在柵槽內(nèi)的柵根拐角處出現(xiàn)蒸發(fā)金屬空洞，造成阻擋層金屬不完整，易形成柵金屬的表層金屬直接與半導(dǎo)體材料產(chǎn)生反應(yīng)，形成柵金屬下沉，嚴(yán)重影響器件可靠性；為了提高器件可靠性，防止柵金屬下沉，要求柵槽形貌盡量平緩，但柵槽形貌平緩，又會(huì)導(dǎo)致柵金屬寄生電容增大，影響器件頻率特性。所以，GaN HEMT器件的可靠性和頻率特性難以同時(shí)提高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明實(shí)施例的目的在于提供一種GaN HEMT器件及制備方法，旨在解決GaN HEMT器件的可靠性和頻率特性難以同時(shí)提高的問題，其利用雙層復(fù)合柵介質(zhì)結(jié)構(gòu)，并通過在柵介質(zhì)層分別制備柵槽側(cè)壁傾角不同的兩個(gè)柵槽，實(shí)現(xiàn)GaN HEMT器件的可靠性和頻率特性難以同時(shí)提高。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明實(shí)施例的第一方面提供了一種GaN HEMT器件，包括襯底，所述襯底的上表面由下至上依次設(shè)有GaN外延層和柵介質(zhì)層，還包括柵極、源電極和漏電極；

所述柵極、源電極和漏電極貫穿所述柵介質(zhì)層與所述GaN外延層接觸；

所述柵介質(zhì)層包括不同性質(zhì)的第一柵介質(zhì)層和第二柵介質(zhì)層；

所述第一柵介質(zhì)層上開設(shè)有貫穿所述第一柵介質(zhì)層的第一柵槽，第二柵介質(zhì)層上開設(shè)有貫穿所述第二柵介質(zhì)層的第二柵槽；

所述第一柵槽側(cè)壁傾角小于所述第二柵槽側(cè)壁傾角；

所述柵極包括填充滿所述第一柵槽和第二柵槽的柵金屬，以及設(shè)置于所述第二介質(zhì)層上表面且覆蓋所述第二柵槽的柵帽；

所述源電極和漏電極位于所述柵極兩側(cè)。

進(jìn)一步地，所述第一柵介質(zhì)層厚度為50nm-100nm；所述第二柵介質(zhì)層厚度為100nm-200nm。

進(jìn)一步地，所述第一柵槽側(cè)壁傾角為40°-60°。

進(jìn)一步地，所述第二柵槽側(cè)壁傾角為60°-80°。

進(jìn)一步地，還包括用于保護(hù)所述柵極、源電極、漏電極和第二柵介質(zhì)層的保護(hù)層。

本發(fā)明實(shí)施例第二方面提供了一種GaN HEMT器件的制備方法，包括：

選用半導(dǎo)體材料作為襯底，在所述襯底上表面形成GaN外延層；

在所述GaN外延層上表面形成第一柵介質(zhì)層，在所述第一柵介質(zhì)層上表面形成第二柵介質(zhì)層；

在所述第二柵介質(zhì)層上表面有源區(qū)以外區(qū)域采用離子注入工藝進(jìn)行隔離；其中，所述有源區(qū)包括源電極區(qū)、漏電極區(qū)和柵極區(qū)；