[發明專利]具有極化匹配勢壘層的增強型GaN HEMT及制備方法

有效

• 申請號: 201810436768.1
• 申請日: 2018-05-09
• 公開（公告）號: CN108598162B
• 公開（公告）日: 2022-03-29
• 發明（設計）人: 王榮華;梁輝南;高珺
• 申請（專利權）人: 大連芯冠科技有限公司
• 主分類號: H01L29/778
• 分類號: H01L29/778;H01L29/06;H01L21/335
• 代理公司: 大連非凡專利事務所 21220
• 代理人: 閃紅霞

本發明公開一種具有極化匹配勢壘層的增強型GaN HEMT，由下至上依次為襯底、緩沖層、溝道層及Al_xIn_yGa_1?x?yN勢壘層，所述Al_xIn_yGa_1?x?yN勢壘層邊緣有隔離區，在隔離區之內有源區的Al_xIn_yGa_1?x?yN勢壘層上有源電極、漏電極及柵電極，所述Al_xIn_yGa_1?x?yN勢壘層由極化強度大于溝道層的極化不匹配勢壘層和極化強度與溝道層匹配的極化匹配勢壘層拼成，所述極化匹配勢壘層位于柵電極正投影下方區域內。具有高閾值電壓及低溝道導通電阻，制備方法穩定可重復且均勻性高。

技術領域

本發明屬于高電子遷移率晶體管器件制備領域，尤其涉及一種可獲得高閾值電壓且閾值電壓穩定、可承受高柵壓、溝道導通電阻低的具有極化匹配勢壘層的增強型GaNHEMT及制備方法。

背景技術

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），主要應用于微波射頻和電力電子開關領域。傳統GaN HEMT的結構是由下至上依次為襯底、緩沖層、溝道層及Al_xIn_yGa_1-x-yN勢壘層， Al_xIn_yGa_1-x-yN勢壘層邊緣有隔離區，隔離區之內有源區的Al_xIn_yGa_1-x-yN勢壘層上有源電極、漏電極及柵電極。

未摻雜的三族氮化物僅憑自身特有的極化效應即可獲得高密度的二維電子氣，因此GaN HEMT器件為常開型器件，又稱耗盡型器件，而在終端應用尤其電力電子開關領域，通常要求常關型器件，又稱增強型器件。為獲得增強型GaN HEMT，在柵電極不施加電壓或施加負電壓條件下電極下方的二維電子氣應該耗盡，而在柵電極施加正電壓高于閾值電壓的條件下產生導電電荷、實現器件導通。穩定地獲得高性能增強型GaN HEMT是業界的技術難點，期望的技術要求包括：1）高閾值電壓；2）低溝道導通電阻；3）制備方法穩定可重復且均勻性高。現有技術主要分為以下三種：1）在Al_xIn_yGa_1-x-yN勢壘層上方指定區域（即后續制備的柵電極下方）生長p型GaN帽層或p型AlGaN帽層，該方法獲得的增強型器件柵極漏電流較大且不能承受高電壓（閾值電壓1.5~2 V）；2）在Al_xIn_yGa_1-x-yN勢壘層指定區域（即后續制備的柵電極下方）進行離子注入從而將溝道中的二維電子氣耗盡，該方法獲得的增強型器件閾值電壓在高溫下不穩定；3）在Al_xIn_yGa_1-x-yN勢壘層指定區域（即后續制備的柵電極下方）進行干法刻蝕，將Al_xIn_yGa_1-x-yN勢壘層大部分或全部刻蝕掉，隨后在該區域沉積絕緣介質并制備柵電極，利用該方法獲得的增強型器件閾值電壓會受介質層與半導體界面和介質層中的移動電荷影響。

發明內容

本發明是為了解決現有技術所存在的上述技術問題，提供一種可獲得高閾值電壓且閾值電壓穩定、可承受高柵壓、溝道導通電阻低的具有極化匹配勢壘層的增強型GaNHEMT。