[發(fā)明專利]增強(qiáng)型AlGaN-GaN垂直超結(jié)HEMT及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011508741.2
• 申請日: 2020-12-18
• 公開（公告）號(hào): CN112614887B
• 公開（公告）日: 2023-01-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫慧卿;張淼;夏曉宇;夏凡;馬建鋮;李淵;譚秀洋;郭志友;丁霄;黃志輝;王鵬霖
• 申請（專利權(quán)）人: 華南師范大學(xué)
• 主分類號(hào): H01L29/778
• 分類號(hào): H01L29/778;H01L29/06;H01L29/20;H01L29/205;H01L29/36;H01L29/423;H01L21/335
• 代理公司: 北京清控智云知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 11919
• 代理人: 仵樂娟

1.增強(qiáng)型AlGaN/GaN垂直超結(jié)HEMT，其特征在于，包括：N型GaN基底，包含第一表面及與該第一表面相對(duì)的第二表面；第一、第二P型GaN柱，設(shè)置于所述GaN基底第一表面；

N型GaN梯度柱，鄰接設(shè)置于所述第一、第二P型GaN柱之間，其摻雜濃度沿遠(yuǎn)離所述GaN基底的方向依次遞減，其厚度與所述P型GaN柱相等，所述N型GaN梯度柱包含奇數(shù)個(gè)摻雜濃度沿遠(yuǎn)離所述GaN基底的方向依次遞減的N型GaN柱；

第一、第二P型GaN電流阻擋層，分別設(shè)置于所述P型GaN柱的表面；

第一、第二源極，分別設(shè)置于所述P型GaN電流阻擋層的部分表面；

N型GaN溝道層，設(shè)置于所述P型GaN電流阻擋層和所述N型GaN梯度柱的表面；

N型AlGaN勢壘層，設(shè)置于所述GaN溝道層的表面；

鈍化層和P型GaN帽層，自所述鈍化層開始，所述鈍化層與所述GaN帽層沿所述P型GaN柱指向所述N型GaN梯度柱的方向上交替分布于所述AlGaN勢壘層的表面，所述鈍化層的一側(cè)端面與所述源極鄰接；

柵極，自所述GaN帽層開始，設(shè)置于所述GaN帽層和所述鈍化層的表面，其中所述柵極下方的GaN帽層的厚度大于其下方所述鈍化層的厚度，所述柵極的截面呈“π”型；

漏極，設(shè)置于所述GaN基底第二表面。

2.根據(jù)權(quán)利要求1的所述垂直超結(jié)HEMT，其特征在于，所述N型GaN梯度柱包含5個(gè)摻雜濃度沿遠(yuǎn)離所述GaN基底的方向依次遞減的N型GaN柱。

3.根據(jù)權(quán)利要求2的所述垂直超結(jié)HEMT，其特征在于，所述N型GaN梯度柱中，第三個(gè)所述N型GaN柱的摻雜濃度與所述P型GaN柱相同。

4.根據(jù)權(quán)利要求1至3之一的所述垂直超結(jié)HEMT，其特征在于，所述P型GaN電流阻擋層的厚度為0.8μm～1.2μm。

5.根據(jù)權(quán)利要求1至3之一的所述垂直超結(jié)HEMT，其特征在于，所述N型GaN溝道層呈T型，其中，位于所述GaN電流阻擋層之間的溝道層厚度為0.8μm~1.2μm，位于所述源極之間的溝道層厚度為80nm～120nm；所述N型AlGaN勢壘層的厚度為20nm～30nm，其Al組分為10%～15%。

6.增強(qiáng)型AlGaN/GaN垂直超結(jié)HEMT的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

在N型GaN基底上外延生長厚度為8μm~12μm的P型GaN柱；

刻蝕所述P型GaN柱的中間區(qū)域，形成15μm～17μm寬度和8μm～12μm厚度的溝槽；

在所述P型GaN柱的表面沉積第一掩膜層，選用選擇性區(qū)域外延生長工藝在所述溝槽內(nèi)生長N型GaN梯度柱至所述溝槽填滿，所述N型GaN梯度柱的摻雜濃度沿遠(yuǎn)離所述基底的方向依次減小；

去除所述第一掩膜層，在所述P型GaN柱和所述GaN梯度柱表面外延生長P型GaN電流阻擋層；

刻蝕所述P型GaN電流阻擋層暴露所述GaN梯度柱表面；

在所述P型GaN電流阻擋層表面沉積第二掩膜層，在所述GaN梯度柱表面外延生長厚度等于所述P型GaN電流阻擋層的N型GaN層；

在所述P型GaN電流阻擋層的部分表面形成源極窗口層，沉積歐姆接觸金屬，剝離退火后形成源極；

在所述源極上沉積第三掩膜層，在所述源極之間外延生長N型GaN溝道層、N型AlGaN勢壘層以及P型GaN帽層；

刻蝕所述P型GaN帽層，在所述源極與預(yù)定區(qū)域的柵極之間形成暴露所述N型AlGaN勢壘層的第一凹槽，在柵極預(yù)定區(qū)域的中部兩邊各形成一個(gè)暴露所述N型AlGaN勢壘層的第二凹槽；

沉積鈍化層以填充所述第一凹槽和所述第二凹槽；

刻蝕柵極預(yù)定區(qū)域的鈍化層，暴露所述P型GaN帽層，并確保所述第二凹槽區(qū)域的鈍化層厚度小于所述P型GaN帽層的厚度；

在柵極預(yù)定區(qū)域沉積歐姆接觸金屬形成柵極；

在所述N型GaN基底的背面光刻形成漏極區(qū)域，在該漏極區(qū)域沉積歐姆接觸的金屬形成漏極。