[發(fā)明專利]一種具有高散熱結構的N面GaN HEMT器件及制作方法

有效

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• 申請日: 2018-09-03
• 公開（公告）號: CN109360856B
• 公開（公告）日: 2020-08-21
• 發(fā)明（設計）人: 馬曉華;王瑜;郝躍;武玫;馬佩軍
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: H01L21/335
• 分類號: H01L21/335;H01L29/20;H01L29/778
• 代理公司: 西安嘉思特知識產(chǎn)權代理事務所(普通合伙) 61230
• 代理人: 郝夢玲

本發(fā)明涉及一種具有高散熱結構的N面GaN HEMT器件及制作方法，包括步驟：選取襯底；在襯底上依次生長AlN成核層、GaN緩沖層，AlN插入層以及AlGaN勢壘層；在所述AlGaN勢壘層上生長金剛石層；依次去除所述襯底、所述AlN成核層，并對所述GaN緩沖層進行刻蝕；在所述GaN上制作源電極和漏電極；對所述GaN進行有源區(qū)臺面隔離；在所述源電極、所述漏電極和所述GaN上制作鈍化層；在所述GaN上制作柵電極，得到N面GaN HEMT器件。該器件采用轉移取代直接生長，克服了較為困難的生長工藝；該器件采用金剛石作為器件襯底，具有良好的導熱能力。

技術領域

本發(fā)明屬于半導體器件技術領域，具體涉及一種具有高散熱結構的N面GaN HEMT器件及制作方法。

背景技術

GaN作為一種寬禁帶半導體，具有優(yōu)異的材料品質(zhì)因數(shù)，絕大多數(shù)高效功率器件和電力電子器在制作時選擇采用GaN材料，N面GaN HEMT器件可以獲得更低的歐姆接觸電阻，此外，隨著器件等比例縮小，GaN溝道層需要減薄，但N面GaN材料在GaN溝道層減薄的情況下不會影響溝道2DEG密度，而AlGaN勢壘層在GaN材料層之下，對于2DEG相當于形成了天然的背勢壘。這些優(yōu)勢都使得N面GaN HEMT器件在高頻應用方面更具有潛力。

目前利用MOCVD工藝直接制作N面GaN材料的過程中存在兩個關鍵步驟，分別是生長初期的氮化以及制作后期的退火，這兩種步驟均難以有效控制，導致N面GaN材料的生長難度較大，而且制成的N面GaN材料質(zhì)量達不到器件應用級別。此外，目前的GaN HEMT器件普遍采用的襯底為GaN、SiC或者Si，隨著器件的功率密度不斷提升，基于這些襯底的GaN HEMT器件散熱成為制約器件性能的重要問題。

現(xiàn)有技術中存在的問題，首先直接制作N面GaN材料工藝技術不成熟，制作出來的器件質(zhì)量較差，無法達到器件應用級別，其次目前半導體器件的散熱性能差，極大的影響了器件的性能。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術中存在的上述問題，本發(fā)明提供了一種具有高散熱結構的N面GaN HEMT器件及制作方法。本發(fā)明要解決的技術問題通過以下技術方案實現(xiàn)：

本發(fā)明實施例提供了一種具有高散熱結構的N面GaN HEMT器件及制作方法，包括步驟：

S1.選取襯底；

S2.在襯底上依次生長AlN成核層、GaN緩沖層、AlN插入層以及AlGaN勢壘層；

S3.在所述AlGaN勢壘層上生長金剛石層；

S4.依次去除所述襯底、所述AlN成核層，并對所述GaN緩沖層刻蝕，以使所述GaN緩沖層保留30～50nm；

S5.在所述GaN層上制作源電極和漏電極；

S6.對所述GaN層進行有源區(qū)臺面隔離；

S7.在所述源電極、所述漏電極和所述GaN層上制作鈍化層；

S8.在所述GaN層上制作柵電極，并對源電極和漏電極上的鈍化層進行去除，得到N面GaN HEMT器件。

在一個具體實施方式中，步驟S3包括：

S31.在所述AlGaN勢壘層上淀積Si₃N₄介質(zhì)層；

S32.在所述Si₃N₄介質(zhì)層上生長金剛石，形成所述金剛石層。

在一個具體實施方式中，所述襯底依次包括第一Si層、SiO₂犧牲層和第二Si層。

在一個具體實施方式中，去除所述襯底包括：

S41.對所述第一Si層進行光刻，得到刻蝕通道光刻區(qū)域；