[發明專利]一種GaN基HEMT器件及其制備方法

在審

• 申請號: 201811495340.0
• 申請日: 2018-12-07
• 公開（公告）號: CN109742142A
• 公開（公告）日: 2019-05-10
• 發明（設計）人: 林信南;石黎夢
• 申請（專利權）人: 北京大學深圳研究生院
• 主分類號: H01L29/778
• 分類號: H01L29/778;H01L29/207;H01L29/06;H01L21/265;H01L21/335
• 代理公司: 深圳鼎合誠知識產權代理有限公司 44281
• 代理人: 郭燕;彭家恩

本申請公開了一種GaN基HEMT器件及其制備方法，包括襯底、緩沖層、溝道層、勢壘層、帽層、源極、柵極和漏極，由于該GaN基HEMT器件在制備過程中應用H等離子體處理技術將帽層制備成高阻態，以優化該GaN基HEMT器件的內部電場分布，降低了表面陷阱對器件性能的影響。

技術領域

本發明涉及半導體器件制造領域，具體涉及一種GaN基HEMT器件及其制備方法。

背景技術

隨著高效完備的功率轉換電路和系統需求的日益增加，具有低功耗和高速特性的功率器件最近吸引了很多關注。寬禁帶半導體氮化鎵GaN材料以其具有禁帶寬度大、臨界擊穿電場高、電子飽和速度高等特點，成為新一代半導體功率器件的理想材料。近年來，以AI(ln，Ga，Sc)N/GaN為代表的GaN基HEMT器件能夠提高電路工作的安全性。GaN基HEMT器件是常開型器件。在電路中，常關型的功率元件，也稱為增強模式(e模式)晶體管，是故障安全操作的首選。要實現增強型晶體管，需要在柵電壓為0V時，使柵區完全關閉晶體管，其中一種方法是使用Mg摻雜的p型GaN(p-GaN)柵，在平衡狀態下提升溝道中的導通帶，從而實現增強型工作。

目前GaN基HEMT器件的主要工藝方法之一為凹柵槽技術和柵電極區域的F離子注入工藝。p-GaN柵HEMT可分為兩大類，一類是在p-GaN層上形成肖特基接觸，另一類是p-GaN層形成有歐姆接觸的柵注入晶體管(Git)。而p-GaN層上的歐姆接觸，容易增加柵的泄漏電流。P-GaN柵在高的VDS下具有大的動態導通電阻，且由于外延p-GaN，使得場板的設計變得復雜。所以與p-GaN層形成肖特基接觸，對場板的靈活使用對于GaN基HEMT器件來說，是p-GaN HEMT器件所需要解決的問題。

發明內容

本發明主要解決的技術問題是在GaN基HEMT器件中的p-GaN層形成肖特基接觸。

根據第一方面，一種實施例中提供一種GaN基HEMT器件，包括襯底、緩沖層、溝道層、勢壘層、帽層、源極、柵極和漏極；

所述緩沖層疊置在所述襯底之上；

所述溝道層疊置在所述緩沖層之上；

所述勢壘層疊置在所述溝道層之上；

所述帽層疊置在所述勢壘層之上；

所述源極貫穿所述帽層，所述源極的底部位于所述勢壘層上；

所述漏極貫穿所述帽層，所述漏極的底部位于所述勢壘層上；

所述柵極位于所述帽層上；

所述漏極、所述源極和所述柵極互不相接觸。

根據第二方面，一種實施例中提供一種GaN基HEMT器件的制備方法，包括：

在襯底上依次制備緩沖層、溝道層、二維電子氣層、勢壘層和帽層；

在帽層上開兩個窗口，所述窗口的底部位于所述勢壘層中；

在所述兩個窗口處分別制備源極金屬和漏極金屬；

在所述帽層上制備所述柵極金屬；

應用H等離子體處理技術在所述帽層上制備高阻態帽層。

依據上述實施例的一種GaN基HEMT器件及其制備方法，由于在制備HEMT器件的金屬電極后，應用H等離子體處理技術將p-GaN帽層制備成高阻狀態以降低電流崩塌效應。

附圖說明

圖1為一實施例中一種GaN基HEMT器件的結構示意圖；

圖2為一種實施例中GaN基HEMT器件的制備工藝流程圖；

圖3(a)～(e)依次示出了本申請GaN基HEMT器件的制備工藝流程步驟，其中：