[發明專利]一種HEMT器件及其制備方法

在審

• 申請號: 201911018210.2
• 申請日: 2019-10-24
• 公開（公告）號: CN110931547A
• 公開（公告）日: 2020-03-27
• 發明（設計）人: 劉新科;鄧煊華;利鍵;陳勇;王佳樂;胡聰;賀威
• 申請（專利權）人: 深圳大學
• 主分類號: H01L29/06
• 分類號: H01L29/06;H01L29/778;H01L21/335
• 代理公司: 深圳市恒申知識產權事務所(普通合伙) 44312
• 代理人: 鮑竹

本發明的目的是提供一種HEMT器件及其制備方法，與現有技術相比，本發明的HEMT器件具備高電阻率、高電子遷移率，通過氧離子注入形成高阻氮化鎵和Al₂O₃。比傳統器件具有良好的電流密度和低泄漏電流，更高的器件擊穿電壓，具有良好導熱性使器件能在較高溫條件下工作。而且通過自支撐襯底材料，解決了現有的外延層晶格失配大，缺陷密度大的問題，改善了界面性能，進一步的提升了HEMT器件的性能、良品率。

技術領域

本發明屬于半導體技術中的器件制造領域，具體的涉及一種HEMT器件及其制備方法。

背景技術

GaN基材料具有禁帶寬度大、擊穿場強高、極化系數高、電子遷移率和電子飽和漂移速度高等一系列材料性能優勢,是制備新一代高性能電力電子器件的優選材料,具有重要的應用前景。GaN基材料對于光電子器件和微電子器件都有著極大的吸引力。GaN基材料具有禁帶寬、擊穿電壓高、電子飽和漂移速度高以及熱穩定性好等特點,而且同AlGaN合金材料能構成理想的異質結,其異質界面上大的導帶偏移以及GaN基材料自身高的壓電極化和自發極化強度可產生高密度的二維電子氣，電子氣密度比AlGaAs/GaAs異質結高約一個數量級，因而適于制作高溫、高頻、大功率電子器件。

目前，AlGaN/GaN異質結HEMT器件由于其電子飽和速度高、擊穿場強高、截止頻率高、飽和電流高等特點，十分適合高頻高功率的工作場合，但面臨著兩個問題：散熱性能不佳與飽和電子速率受限。目前最廣泛應用的生長GaN材料的襯底是藍寶石襯底，具有成本低、技術成熟、穩定性好、機械強度高等優點。

現階段，由于異質結界面處的二維電子氣存在,在實際應用中需要相對復雜的柵驅動電路,以及不滿足失效安全要求。因此,在GaN基功率電子器件應用中,增強型GaN基HEMT成為了重要的技術目標。

但是傳統的AlGaN/GaN異質結HEMT器件散熱性能不好，不能在較高溫條件下工作。同類產品大多使用非自支撐氮化鎵襯底材料，造成外延層晶格失配大，缺陷密度大，材料生長工藝復雜。

因此合理的設計一種HEMT器件以及配套的可實施的制備方法來克服現有技術的不足是十分有必要的。

發明內容

本發明的目的是提供一種HEMT器件，以解決現有的HEMT器件散熱性能不好，不能在較高溫條件下工作、外延層晶格失配大，缺陷密度大的技術問題。

本發明另一目的是提供一種HEMT器件的制備方法，以解決現有的HEMT器件的制備方法工藝復雜，且制備出來的器件散熱性能差，界面性能不佳的技術問題。

為了實現上述發明目的，本發明的一方面，提供了一種HEMT器件，包括：

AlGaN層，所述AlGaN層結合于所述襯底的一表面；

源極和漏極，分別歐姆接觸設置于所述AlGaN層的彼此間隔兩部分的表面上；

緩沖層，所述緩沖層包括第一保護層、AlN層、第二保護層；所述第一保護層與第二保護層分別貼合設置于所述AlN層的兩側，且所述第一保護層的一端與所述源極的一端緊貼設置，所述第二保護層的一端與所述漏極的一端緊貼設置；所述緩沖層層疊結合于所述AlGaN層背離所述襯底的表面；

P型GaN層，層疊結合于所述AlN層背離所述AlGaN層的表面；所述P型GaN層的兩側貼合有第一高阻氮化鎵層，第二高阻氮化鎵層，且所述第一高阻氮化鎵層的一端與所述源極的一端緊貼設置，所述第二高阻氮化鎵層的一端與所述漏極的一端緊貼設置；所述第一高阻氮化鎵層，第二高阻氮化鎵層分別層疊結合于所述第一保護層與第二保護層背離所述AlGaN層的表面；

柵極，層疊結合于所述P型GaN層背離所述AlN層的表面；