[發(fā)明專利]隧穿增強型垂直結(jié)構(gòu)的HEMT器件

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010714612.2
• 申請日: 2020-07-23
• 公開（公告）號: CN113972266A
• 公開（公告）日: 2022-01-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鐘敏
• 申請（專利權(quán)）人: 蕪湖啟迪半導(dǎo)體有限公司
• 主分類號: H01L29/417
• 分類號: H01L29/417;H01L29/06;H01L29/47;H01L29/778
• 代理公司: 北京清亦華知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11201
• 代理人: 尹璐

本發(fā)明提出了隧穿增強型垂直結(jié)構(gòu)的HEMT器件。該HEMT器件包括：襯底；緩沖層，設(shè)置在襯底的一個表面上；電流阻擋層，設(shè)置在緩沖層遠離襯底的表面；溝道層，覆蓋防擴散層、電流阻擋層和部分的緩沖層；勢壘層，設(shè)置在溝道層遠離襯底的表面；防擴散層，設(shè)置在電流阻擋層與勢壘層之間；源極，設(shè)置在溝道層遠離電流阻擋層的表面且具有第一延伸部，且第一延伸部覆蓋部分的勢壘層的表面并與勢壘層形成肖特基接觸；絕緣介質(zhì)層，覆蓋部分的勢壘層和另一部分的緩沖層；柵極，設(shè)置在絕緣介質(zhì)層遠離緩沖層的表面且設(shè)置在源極的兩側(cè)；漏極，設(shè)置在襯底遠離緩沖層的表面。本發(fā)明的垂直結(jié)構(gòu)的HEMT器件，將源極與勢壘層在水平方向上的接觸面積延長，且延長部分金屬與勢壘層形成肖特基接觸，以提高器件的反向阻斷性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件設(shè)計技術(shù)領(lǐng)域，具體的，本發(fā)明涉及隧穿增強型垂直結(jié)構(gòu)的HEMT器件。

背景技術(shù)

相比于傳統(tǒng)的橫向結(jié)構(gòu)氮化鎵(GaN)高電子遷移率晶體管(HEMT)器件，垂直結(jié)構(gòu)的GaN HEMT器件的耐壓不再受到橫向尺寸的限制，且器件主要通過柵極與漏極之間的縱向間距來承受耐壓，所以器件的橫向尺寸可以設(shè)計得非常小，有效地節(jié)省芯片面積。同時，由于將高電壓的漏極制作在器件下方，還可使器件整個表面都處于低電場狀態(tài)，有效地避免電場在柵極邊緣的集中。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明是基于發(fā)明人的下列發(fā)現(xiàn)而完成的：

本發(fā)明的發(fā)明人在研究過程中發(fā)現(xiàn)，將HEMT器件應(yīng)用到大功率開關(guān)電路中時，為了電路的設(shè)計簡單和安全方面考慮，可以通過隧穿機制實現(xiàn)增強型垂直結(jié)構(gòu)的HEMT器件。但是，采用電流隧穿方式實現(xiàn)增強型器件，器件的正向?qū)ㄐ阅芘c反向阻斷性能之間存在矛盾。所以，發(fā)明人設(shè)計一種提高反向阻斷性能的隧穿增強型垂直結(jié)構(gòu)的HEMT器件，將源極制作成“L”型或“T”型，使得源極金屬與勢壘層在水平方向上相接觸，形成金屬-AlGaN結(jié)，由于AlGaN的禁帶寬度較大，可使新增的金屬-AlGaN結(jié)在反向阻斷時看做一個電容器，從而提高器件的反向阻斷性。

在本發(fā)明的第一方面，本發(fā)明提出了一種隧穿增強型垂直結(jié)構(gòu)的HEMT器件。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，所述HEMT器件包括：襯底；緩沖層，所述緩沖層設(shè)置在所述襯底的一個表面上；電流阻擋層，所述電流阻擋層設(shè)置在緩沖層遠離所述襯底的表面；防擴散層，所述防擴散層設(shè)置在所述電流阻擋層與所述勢壘層之間；溝道層，所述溝道層覆蓋所述防擴散層、所述電流阻擋層和部分的所述緩沖層；勢壘層，所述勢壘層設(shè)置在所述溝道層遠離所述襯底的表面；源極，所述源極設(shè)置在所述溝道層遠離所述電流阻擋層的表面，且所述源極具有第一延伸部，且所述第一延伸部覆蓋部分的所述勢壘層的表面并與所述勢壘層形成肖特基接觸；絕緣介質(zhì)層，所述絕緣介質(zhì)層覆蓋部分的所述勢壘層和另一部分的所述緩沖層；多個柵極，所述多個柵極設(shè)置在所述絕緣介質(zhì)層遠離所述緩沖層的表面，且設(shè)置在所述源極的兩側(cè)；漏極，所述漏極設(shè)置在所述襯底遠離所述緩沖層的表面。

本發(fā)明實施例的垂直結(jié)構(gòu)的HEMT器件，其柵極設(shè)計在靠近源極的兩側(cè)，電流阻擋層設(shè)計在源極的下方，且漏極設(shè)計在襯底的背面，利用隧穿機制實現(xiàn)增強型器件，并且，還將源極與勢壘層在水平方向上的接觸面積延長，且延長部分金屬與勢壘層形成肖特基接觸，從而提高器件的反向阻斷性，進而使器件兼顧正向?qū)ㄐ阅芘c反向阻斷性能。

另外，根據(jù)本發(fā)明上述實施例的垂直結(jié)構(gòu)HEMT器件，還可具有如下附加的技術(shù)特征：

根據(jù)本發(fā)明的實施例，所述柵極具有第二延伸部，所述第二延伸部在所述襯底上的正投影與所述第一延伸部在所述襯底上的正投影部分重合。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，形成所述襯底的材料包括n型或本征的氮化鎵、鋁鎵氮、銦鎵氮、鋁銦鎵氮、磷化銦、砷化鎵、碳化硅、金剛石、藍寶石、鍺和硅中的至少一種。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，形成所述緩沖層的材料包括n型或非故意摻雜的氮化鎵和銦鎵氮中的至少一種。