[發明專利]改良的HEMT器件及其制作方法

在審

• 申請號: 202011107905.0
• 申請日: 2020-10-20
• 公開（公告）號: CN112242391A
• 公開（公告）日: 2021-01-19
• 發明（設計）人: 于國浩;張寶順
• 申請（專利權）人: 蘇州能屋電子科技有限公司
• 主分類號: H01L27/085
• 分類號: H01L27/085;H01L29/778;H01L21/335;H01L29/06;H01L29/417
• 代理公司: 南京利豐知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 32256
• 代理人: 王鋒

本申請公開了一種改良的HEMT器件及其制作方法。所述HEMT器件包括沿設定方向排列的多個單胞，每一單胞均是直接在用于制作HEMT器件的半導體外延結構中加工形成的獨立功能單元，其中相鄰兩個單胞之間設置有隔離區，并且該相鄰兩個單胞共用源極或漏極，該相鄰兩個單胞之間的隔離區分布于該共用的源極或漏極下方。本申請的HEMT器件因采用了在源極和漏極下方設置隔離區域的方案，可以不影響器件輸出電流的條件下，有效降低器件垂直方向的漏電面積，并顯著提高了器件的垂直耐壓特性。該工藝可以采用注入或者刻蝕等方法實現，相應的工藝可以在制備器件的有源區時同時進行，不影響器件的制作工藝和制作效率。

技術領域

本申請涉及一種HEMT器件，特別是涉及一種改良的HEMT器件及其制作方法。

背景技術

GaN(氮化鎵)基HEMT(High Electron Mobility Transistors，高電子遷移率晶體管)由于具有禁帶寬度大、高擊穿電場、高電子飽和速度、熱導率高、化學性質穩定、抗輻射等優點，已經被廣泛應用通信基站、航空航天、汽車電子化、高溫輻射環境以及軍用雷達、電子對抗、軍用衛星通訊等領域。

其中，Si襯底GaN HEMT器件成本低，可以大尺寸外延，近年來發展越來越成熟。目前si襯底GaN HEMT器件所采用的Si襯底一般為p型「111」晶向的Si材料，在Si襯底和GaNHEMT結構之間采用外延高阻層的方式，實現垂直方向的耐壓。由于Si襯底上外延GaN屬于異質外延，GaN和Si材料存在晶格失配和熱失配等，導致GaN外延層容易翹曲和開裂，GaN高阻層不能外延太厚，從而Si襯底GaN HEMT材料的垂直方向的一定漏電流下的耐壓具有一定的極限值，而且該極限值隨著器件面積的增加而減小。通常提高器件的耐壓方法都是采用各種外延手段實現更高質量和厚度的高阻GaN層。HEMT器件屬于水平型器件，其有效耐壓處于水平方向的柵電極和漏電極之間，理論上柵漏電極之間的間距增大可以無限的提升器件的耐壓，但是實際上由于受材料垂直方向耐壓的限制，柵漏電極間距增大到一定程度之后對器件的耐壓提升效果有限。HEMT器件的電流密度與器件的柵寬成正比，要得到大的輸出電流，就需要增加器件的柵寬，相應的增加了器件的面積，器件面積增加的同時會增加器件的垂直方向漏電。

發明內容

本申請的目的在于提供一種HEMT隔離結構及HEMT器件，以克服現有技術中的不足。

為實現上述目的，本申請提供如下技術方案：

本申請的一些實施例提供了一種改良的HEMT器件，其包括沿設定方向排列的多個單胞，每一單胞均是直接在用于制作HEMT器件的半導體外延結構中加工形成的獨立功能單元，其中相鄰兩個單胞之間設置有隔離區，并且該相鄰兩個單胞共用源極或漏極，該相鄰兩個單胞之間的隔離區分布于該共用的源極或漏極下方。

在一些實施方案中，所述隔離區為形成在所述半導體外延結構中的高阻區。

在一些實施方案中，所述HEMT器件為GaN基HEMT器件。

本申請的一些實施例還提供了一種制作所述改良的HEMT器件的方法，其包括：

于襯底上生長形成用于制作HEMT器件的半導體外延結構；

在所述半導體外延結構中形成多個隔離區，使在所述半導體外延結構中加工形成的多個單胞彼此隔離；以及

制作與每一單胞配合的源極、漏極和柵極，且使相鄰兩個單胞共用源極或漏極，并該相鄰兩個單胞之間的隔離區分布于該共用的源極或漏極下方。

在一些實施方案中，所述的制作方法包括：至少采用離子注入方式使所述半導體外延結構中相鄰單胞之間的區域被轉變為高阻區，從而形成所述隔離區。

在一些實施方案中，所述的制作方法包括：對所述半導體外延結構中相鄰單胞之間的區域進行刻蝕，并填充入絕緣介質材料，從而形成所述隔離區。