[發明專利]一種提高耗盡型氮化鎵HEMT功率器件擊穿電壓的結構及其制備方法

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• 申請號: 202110123662.8
• 申請日: 2021-01-29
• 公開（公告）號: CN112885890A
• 公開（公告）日: 2021-06-01
• 發明（設計）人: 邵國鍵;林罡;陳韜;劉柱;陳堂勝
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第五十五研究所
• 主分類號: H01L29/06
• 分類號: H01L29/06;H01L29/778;H01L21/335
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 施昊

1.一種提高耗盡型氮化鎵HEMT功率器件擊穿電壓的結構，包括襯底，其特征在于：所述襯底上設有外延層，所述外延層包括由下至上設置的成核層、第一材料層、溝道層以及勢壘層；所述勢壘層上方設有源極和漏極，所述源極和漏極之間設有柵極，所述源極、漏極以及柵極上均覆蓋有側墻；其中，

所述溝道層內具有二維電子氣，所述勢壘層內具有離子摻雜區域，且所述離子摻雜區域位于柵極與漏極之間，靠近柵極一側。

2.根據權利要求1所述的提高耗盡型氮化鎵HEMT功率器件擊穿電壓的結構，其特征在于：所述勢壘層包括第二材料層。

3.根據權利要求2所述的提高耗盡型氮化鎵HEMT功率器件擊穿電壓的結構，其特征在于：所述勢壘層還包括第三材料層，所述第三材料層位于溝道層與第二材料層之間，所述第三材料層的禁帶寬度大于第二材料層。

4.根據權利要求2或3所述的提高耗盡型氮化鎵HEMT功率器件擊穿電壓的結構，其特征在于：所述勢壘層還包括第四材料層，所述第四材料層位于第二材料層上方。

5.根據權利要求1所述的提高耗盡型氮化鎵HEMT功率器件擊穿電壓的結構，其特征在于：所述離子摻雜區域的寬度為柵極與漏極間距的1％～90％，高度為所述勢壘層的厚度。

6.一種提高耗盡型氮化鎵HEMT功率器件擊穿電壓的結構的制備方法，其特征在于包括以下步驟：

提供襯底，在襯底上形成外延層，所述外延層包括由下至上堆疊而成的成核層、第一材料層、溝道層以及勢壘層，并在外延層表面采用光刻和蒸發工藝形成源極和漏極；

在外延層上生長第一鈍化介質層；

在源極和漏極之間選擇形成柵極的生長位置，去除所述生長位置的鈍化介質；

采用光刻和蒸發工藝在所述生長位置上形成柵極；

在外延層上生長第二鈍化介質層；

采用全片刻蝕技術形成源極、漏極以及柵極的側墻；

在源極、漏極之間的勢壘層內進行離子摻雜形成離子摻雜區域，并且使離子摻雜區域靠近柵極一側；

對離子摻雜區域進行快速熱處理，使摻雜離子分布均勻。

7.根據權利要求6所述的提高耗盡型氮化鎵HEMT功率器件擊穿電壓的結構的制備方法，其特征在于：所述襯底的制備材料為藍寶石、碳化硅、氧化鎵、氮化鎵、氧化鉿、砷化鎵、磷化銦中的一種。

8.根據權利要求6所述的提高耗盡型氮化鎵HEMT功率器件擊穿電壓的結構的制備方法，其特征在于：所述第一鈍化介質層、第二鈍化介質層的材料為氧化硅、氮化硅、氧化鋁、氮化鋁、氧化鉿中的一種或者多種組合，厚度為0.1nm～1000nm。

9.根據權利要求6所述的提高耗盡型氮化鎵HEMT功率器件擊穿電壓的結構的制備方法，其特征在于：所述摻雜離子為氟、硅、磷、硫、氯、鍺、砷、硒中的一種或多種組合，濃度為1×10¹²cm^-3～1×10¹⁸cm^-3。

10.根據權利要求6所述的提高耗盡型氮化鎵HEMT功率器件擊穿電壓的結構的制備方法，其特征在于：所述快速熱處理的溫度為200℃～1300℃，時間為5s～600s。