[實(shí)用新型]一種增強(qiáng)型異質(zhì)金屬柵AlGaN/GaN MOS-HEMT器件

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201921823837.0
• 申請(qǐng)日: 2019-10-28
• 公開（公告）號(hào): CN210073863U
• 公開（公告）日: 2020-02-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李邁克
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中證博芯(重慶)半導(dǎo)體有限公司
• 主分類號(hào): H01L29/423
• 分類號(hào): H01L29/423;H01L29/06;H01L29/417;H01L29/778;H01L21/28;H01L21/335
• 代理公司: 50213 重慶中之信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)
• 代理人: 霍維英

本實(shí)用新型公開了一種增強(qiáng)型異質(zhì)金屬柵AlGaN/GaN MOS?HEMT器件，包括：位于Al₂O₃襯底之上的AlN過渡層；位于所述AlN過渡層之上的多層緩沖結(jié)構(gòu)；位于多層緩沖結(jié)構(gòu)之上的AlGaN阻擋層；位于所述AlGaN阻擋層之上的GaN帽層；位于所述第一GaN層之上且向上穿過所述AlGaN阻擋層以及GaN帽層的源極和漏極；位于所述GaN帽層、源極和漏極之上的柵極氧化層；位于所述柵極氧化層之上的異質(zhì)柵極結(jié)構(gòu)。本實(shí)用新型能夠提高溝道驅(qū)動(dòng)電流，可對(duì)閾值電壓進(jìn)行靈活調(diào)整、能防止溝道載流子遷移率的惡化。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于AlGaN/GaN HEMT器件技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種增強(qiáng)型異質(zhì)金屬柵AlGaN/GaN MOS-HEMT器件。

背景技術(shù)

以硅(Si)和砷化鎵(GaAs)為代表的傳統(tǒng)半導(dǎo)體材料，其器件在抗輻射、高溫、高壓和高功率的要求下已逐漸不能滿足現(xiàn)代電子技術(shù)的發(fā)展。寬禁帶半導(dǎo)體GaN電子器件，可以應(yīng)用在高溫、高壓、高頻和惡劣的環(huán)境中，如雷達(dá)和無(wú)線通信的基站及衛(wèi)星通信。由于GaN的禁帶寬度大、擊穿電壓高、電子飽和漂移速度高，具有優(yōu)良的電學(xué)和光學(xué)特性以及良好的化學(xué)穩(wěn)定性，使其在高頻大功率、高溫電子器件等方面倍受青睞。GaN器件的廣泛應(yīng)用預(yù)示著光電信息甚至是光子信息時(shí)代的來臨。如今微電子器件正以指數(shù)式擴(kuò)張的趨勢(shì)發(fā)展，至今GaN器件在軍用和民用方面都得到相當(dāng)廣泛的應(yīng)用。

隨著AlGaN/GaN的單異質(zhì)結(jié)生長(zhǎng)工藝和機(jī)理研究不斷成熟，作為GaN基HEMT主要結(jié)構(gòu)的AlGaN/GaN HEMT器件的性能也一直在不斷提高。從1993到上世紀(jì)末，AlGaN/GaN HEMT推動(dòng)發(fā)展的機(jī)理主要是異質(zhì)結(jié)性能的提高、工藝技術(shù)(如臺(tái)面刻蝕、肖特基接觸和歐姆接觸)的逐步演變改進(jìn)以及熱處理技術(shù)的不斷成熟。而從2000年以后至今，AlGaN/GaN 異質(zhì)結(jié)材料的性能已趨于基本穩(wěn)定，AlGaN/GaN HEMT器件性能的提高則主要依靠工藝水平的提高和器件結(jié)構(gòu)的改進(jìn)。從器件設(shè)計(jì)和應(yīng)用角度而言，傳統(tǒng)的GaN基HEMT是耗盡型 (常開式)，但是電力電子設(shè)備宜采用增強(qiáng)型(常閉式)，因?yàn)檫@樣可以通過抵消負(fù)極性電源，進(jìn)而大大降低集成電路設(shè)計(jì)的難度。

盡管目前業(yè)界已經(jīng)做了大量的努力來改進(jìn)增強(qiáng)型AlGaN/GaN HEMT的器件結(jié)構(gòu)，但是在實(shí)際應(yīng)用中，效果并不理想，常規(guī)的AlGaN/GaN HEMT有著固有的技術(shù)缺陷。比如常規(guī)的凹形柵極HEMT器件難于制造，工藝重復(fù)性較差，閾值電壓的均勻性不佳；使用氟離子注入或等離子體處理通常會(huì)引起損傷并在半導(dǎo)體材料中產(chǎn)生缺陷，從而降低載流子遷移率等等。

實(shí)用新型內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中所存在的不足，本實(shí)用新型提供了一種能夠提高溝道驅(qū)動(dòng)電流、能夠?qū)﹂撝惦妷哼M(jìn)行靈活調(diào)整、能防止溝道載流子遷移率的惡化的增強(qiáng)型異質(zhì)金屬柵AlGaN/GaN MOS-HEMT器件。

一種增強(qiáng)型異質(zhì)金屬柵AlGaN/GaN MOS-HEMT器件，包括：

位于Al₂O₃襯底之上的AlN過渡層；

位于所述AlN過渡層之上的多層緩沖結(jié)構(gòu)，所述多層緩沖結(jié)構(gòu)的最上層為第一GaN層；

位于所述第一GaN層之上的AlGaN阻擋層，所述AlGaN阻擋層的厚度為5nm～10nm；

位于所述AlGaN阻擋層之上的GaN帽層；

位于所述第一GaN層之上且向上穿過所述AlGaN阻擋層以及GaN帽層的源極和漏極；

位于所述GaN帽層、源極和漏極之上的柵極氧化層；

位于所述柵極氧化層之上的異質(zhì)柵極結(jié)構(gòu)，所述異質(zhì)柵極結(jié)構(gòu)包括相互接觸并列設(shè)置的兩種功函數(shù)不同的金屬柵極。

進(jìn)一步地，所述多層緩沖結(jié)構(gòu)，包括：