[發明專利]具有場板結構的HEMT器件及其制備方法

在審

• 申請號: 201911359911.2
• 申請日: 2019-12-25
• 公開（公告）號: CN113035943A
• 公開（公告）日: 2021-06-25
• 發明（設計）人: 王黎明;肖霞;何雍春
• 申請（專利權）人: 華潤微電子（重慶）有限公司
• 主分類號: H01L29/40
• 分類號: H01L29/40;H01L29/778;H01L21/335
• 代理公司: 上海光華專利事務所(普通合伙) 31219
• 代理人: 賀妮妮

本發明提供一種具有場板結構的HEMT器件及其制備方法，該結構包括：HEMT器件及設置于柵電極與漏電極之間的源場板及浮空場板，且源場板靠近柵電極，浮空場板靠近漏電極，源場板與源極互連金屬結構等電位電連接。通過設置源場板及浮空場板組成HEMT器件柵電極與漏電極之間的復合場板結構，將原本位于柵電極邊緣和漏電極邊緣的電場集中點轉移至源場板及浮空場板之間的絕緣層中，優化了整個HEMT器件內部的電場分布，使電場變化梯度更舒緩，提高了器件的擊穿電壓。另外還避免了源場板直接延伸覆蓋柵電極引入額外的寄生電容。最后，源極互連金屬層、漏極互連金屬層、源場板及浮空場板同時形成，不需要增加額外工藝步驟。

技術領域

本發明屬于半導體功率電子器件領域，特別是涉及一種具有場板結構的HEMT器件及其制備方法。

背景技術

如今，人類的生產生活離不開電力，而隨著人們節能意識的提高，高轉換效率的功率半導體器件已經成為國內外研究的熱點。功率半導體器件應用廣泛，如家用電器、電源變換器和工業控制等，不同的額定電壓和電流下采用不同的功率半導體器件。高電子遷移率晶體管(HEMT，High Electron Mobility Transistor)是國內外發展熱點，且已經在諸多領域取得突破，尤其在高溫、高功率以及高頻等方面具有廣闊應用前景。

HEMT(特別是氮化鎵(GaN)和氮化鋁鎵(AlGaN))具有異質結構，在該異質結構的界面處可以形成導電溝道，特別是二維電子氣(2DEG)溝道。例如，HEMT由于其高擊穿閾值以及在其導電溝道中的高電子遷移率和高電荷載流子密度而被用作高頻開關和功率開關；另外，HEMT的導電溝道中的高電流密度提供導電溝道的低導通狀態電阻(或簡單地RON)，因而HEMT受到人們的廣泛賞識。

HEMT器件在高源漏電壓工作狀態下，柵極與漏極邊緣的電場過于集中，形成強電場尖峰，這種局部的強電場會導致材料擊穿和器件失效等問題。降低該電場峰值有利于提高器件的擊穿電壓、削弱強電場電子效應從而抑制電流崩塌、提高輸出功率和PAE(功率附加效益)。目前常用場板結構來改善器件內部的電場分布，已有的場板主要分為源極場板和柵極場板兩種。柵極場板如圖1所示，HEMT器件結構包括溝槽層100、勢壘層101、源電極102、漏電極103、柵電極104及鈍化層107，柵場板105形成于柵電極104上并向漏電極103方向延伸，該柵場板105主要改善“虛柵”效應，對器件電流崩塌有一定作用，但是對柵電極邊緣的電場集中的改善十分有限，且柵場板105對HEMT器件的電流能力會有較大的影響；源場板如圖2所示，源場板106從源電極102引出，并在HEMT器件所在的有源區向漏電極103方向延伸，延伸至超過柵電極104，該源場板106對改善柵電極104邊緣電場分布集中有明顯的作用，然而由于源場板106是直接從源電極102引出在有源區的上方直接蓋過柵電極104的右邊緣，這樣的結構會在柵電極104與源電極102之間引入較大的寄生電容從而影響到HEMT器件的開關特性。

發明內容

鑒于以上所述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種具有場板結構的HEMT器件及其制備方法，用于解決現有技術中采用柵極場板來改善HEMT器件柵漏之間的電場分布，電場改善效果不明顯還會對HEMT器件的電流能力產生較大影響的問題；以及采用源極場板來改善HEMT器件柵漏之間的電場分布，會引入柵源電極之間較大的寄生電容等的問題。

為實現上述目的及其他相關目的，本發明提供一種具有場板結構的HEMT器件，所述具有場板結構的HEMT器件包括：

HEMT器件，所述HEMT器件的源電極、柵電極及漏電極上覆蓋絕緣層；

源極互連金屬結構，設置于所述絕緣層上，且貫穿所述絕緣層與所述源電極電連接；

漏極互連金屬結構，設置于所述絕緣層上，且貫穿所述絕緣層與所述漏電極電連接；

復合場板結構，設置于所述絕緣層上，包括間隔設置于所述柵電極與所述漏電極之間的源場板及浮空場板，所述源場板靠近所述柵電極且與所述源極互連金屬結構等電位連接，所述浮空場板靠近所述漏電極。