[發明專利]基于AlGaN/p-GaN溝道的增強型縱向功率器件及制作方法

在審

• 申請號: 201810217899.0
• 申請日: 2018-03-16
• 公開（公告）號: CN110277445A
• 公開（公告）日: 2019-09-24
• 發明（設計）人: 沈玲燕;程新紅;鄭理;張棟梁;王謙;顧子悅;俞躍輝
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海微系統與信息技術研究所
• 主分類號: H01L29/778
• 分類號: H01L29/778;H01L29/06;H01L21/335
• 代理公司: 上海光華專利事務所(普通合伙) 31219
• 代理人: 羅泳文

1.一種基于AlGaN/p-GaN溝道的增強型縱向功率器件，其特征在于，包括：

GaN襯底外延結構，所述GaN襯底外延結構包含層疊的n型導電的GaN襯底、n型導電的GaN漂移區、p型導電的GaN阱區以及n型導電的GaN外延層，所述GaN襯底外延結構的晶向為a軸豎直向上；

柵溝槽，形成于所述GaN襯底外延結構中，所述柵溝槽穿過所述n型導電的GaN外延層及所述p型導電的GaN阱區，并延伸至所述n型導電的GaN漂移區內；

AlGaN層，形成于所述柵溝槽的底部及側壁，所述AlGaN層與所述p型導電的GaN阱區形成AlGaN/p-GaN異質結溝道；

柵介質層，形成于所述AlGaN層表面；

柵極金屬層，于形成所述柵介質層上；

接觸槽，形成于所述GaN外延層中，所述接觸槽顯露所述GaN阱區，所述接觸槽中填充有金屬接觸層，所述金屬接觸層與所述GaN阱區形成歐姆接觸；

上電極，形成于所述金屬接觸層及所述n型導電的GaN外延層上；以及

下電極，形成于所述n型導電的GaN襯底背面。

2.根據權利要求1所述的基于AlGaN/p-GaN溝道的增強型縱向功率器件，其特征在于：通過所述AlGaN層引入極化效應，使不加柵壓的情況下，沿c軸橫向方向的所述AlGaN層與所述p型導電的GaN阱區的界面處形成電子勢阱，但器件仍保持常關；加正向柵壓時易引入二維電子氣，使溝道具有高電子遷移率。

3.根據權利要求1所述的基于AlGaN/p-GaN溝道的增強型縱向功率器件，其特征在于：通過加正向柵壓來增大溝道中二維電子氣濃度，以調控溝道電流。

4.根據權利要求1所述的基于AlGaN/p-GaN溝道的增強型縱向功率器件，其特征在于：所述AlGaN層的厚度不大于35nm。

5.根據權利要求1所述的基于AlGaN/p-GaN溝道的增強型縱向功率器件，其特征在于：所述柵極金屬層包含Ni/Au疊層。

6.根據權利要求1所述的基于AlGaN/p-GaN溝道的增強型縱向功率器件，其特征在于：所述金屬接觸層包含Pd金屬層，所述上電極及所述下電極包含Ti/Al疊層。

7.根據權利要求1所述的基于AlGaN/p-GaN溝道的增強型縱向功率器件，其特征在于：所述柵溝槽延伸至所述n型導電的GaN漂移區內的深度范圍介于300nm～1000nm之間。

8.根據權利要求1～7任一項所述的基于AlGaN/p-GaN溝道的增強型縱向功率器件，其特征在于：所述AlGaN層中的Al組分的原子數百分比介于15％～50％之間。

9.一種基于AlGaN/p-GaN溝道的增強型縱向功率器件的制作方法，其特征在于，包括步驟：

1)提供一GaN襯底外延結構，所述GaN襯底外延結構包含層疊的n型導電的GaN襯底、n型導電的GaN漂移區、p型導電的GaN阱區以及n型導電的GaN外延層，所述GaN襯底外延結構的晶向為a軸豎直向上；

2)于所述GaN襯底外延結構中形成柵溝槽，所述柵溝槽穿過所述n型導電的GaN外延層及所述p型導電的GaN阱區，并延伸至所述n型導電的GaN漂移區內；

3)于所述柵溝槽的底部及側壁形成AlGaN層，所述AlGaN層與所述p型導電的GaN阱區形成AlGaN/p-GaN異質結溝道；

4)于所述AlGaN層表面形成柵介質層，于所述柵介質層上形成柵極金屬層；

5)于所述GaN外延層中形成接觸槽，所述接觸槽顯露所述GaN阱區，于所述接觸槽中填充金屬接觸層，并使所述金屬接觸層與所述GaN阱區形成歐姆接觸；以及

6)于所述金屬接觸層及所述n型導電的GaN外延層上形成上電極，于所述n型導電的GaN襯底背面形成下電極。