[發明專利]GaN器件及制備方法

有效

• 申請號: 202110269231.2
• 申請日: 2021-03-12
• 公開（公告）號: CN113035935B
• 公開（公告）日: 2023-03-14
• 發明（設計）人: 馬飛;鄒鵬輝;王文博;邱士起;周康
• 申請（專利權）人: 浙江集邁科微電子有限公司
• 主分類號: H01L29/06
• 分類號: H01L29/06;H01L29/40;H01L29/417;H01L23/367;H01L23/373;H01L29/778;H01L21/335;H01L21/28
• 代理公司: 上海光華專利事務所(普通合伙) 31219
• 代理人: 余明偉

本發明提供一種GaN器件及制備方法，通過AlGaN勢壘層自金屬柵極向金屬漏極方向厚度漸變的結構，來逐漸改變GaN溝道內自金屬柵極向金屬漏極的二維電子氣濃度，從而緩解GaN器件的電場峰值，提高GaN器件的耐壓性能；進一步的，位于第一凹槽傾斜側壁的金屬漏極可同時作為漏端的場板，以調節電場強度，提高耐壓；進一步的，當金屬漏極填充第一凹槽及第二凹槽時，可制作雙柵GaN器件，且金屬漏極一方面可作為場板以調節電場，同時還可作為金屬散熱柱，以提高GaN器件的散熱能力。

技術領域

本發明屬于半導體技術領域，涉及一種GaN器件及制備方法。

背景技術

在半導體器件中，材料的表面和界面的特性是非常重要的。盡管與體材料相比，表面和界面只是很小的部分，但是，他們卻可能成為決定器件特性的關鍵點。例如，在功率半導體器件中非常常見的問題就是：通常PN結的結面存在曲面，由于曲面結處的電場較大，導致器件容易在這些地方擊穿。為了提高器件的擊穿電壓，可以通過改變器件邊緣表面的形貌，或微調器件結構，從而調節和控制器件在表面或界面的電場分布。常見的改變邊緣形貌的方法有臺面刻蝕和圓片磨斜角；而微調器件結構，常見的就是增加場板和浮空場環。

作為第三代半導體材料的代表，氮化鎵(GaN)具有如高臨界擊穿電場、高電子遷移率、高二維電子氣濃度和良好的高溫工作能力等許多優良的特性。因此，基于GaN的第三代半導體器件，由于其高耐壓、大功率的特性，現廣泛應用于如基站、通訊、雷達、衛星、導航系統等中。

對于GaN器件為了提高GaN器件的耐壓，通常通過增加場板的方式，即在源極、柵極、漏極中增加場板以緩解電場峰值，從而提高GaN器件的耐壓，但增加場板無疑會增加GaN器件的工藝制程，同時還會引入額外寄生，從而會影響GaN器件的頻率性能。

因此，提供一種新型的GaN器件及制備方法，實屬必要。

發明內容

鑒于以上所述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種GaN器件及制備方法，用于解決現有技術中GaN器件的耐壓問題。

為實現上述目的及其他相關目的，本發明提供一種GaN器件及制備方法，包括以下步驟：

提供襯底；

于所述襯底上形成外延疊層，所述外延疊層包括自下而上堆疊設置的GaN溝道層及AlGaN勢壘層；

圖形化所述AlGaN勢壘層，于所述AlGaN勢壘層中形成第一凹槽，所述第一凹槽貫穿所述AlGaN勢壘層以顯露部分所述GaN溝道層，且所述第一凹槽的開口寬度大于底部寬度，所述第一凹槽的傾斜側壁與水平方向之間具有預設夾角；

自所述第一凹槽，圖形化顯露的所述GaN溝道層，形成第二凹槽，且所述第二凹槽貫穿2DEG區；

于所述AlGaN勢壘層上形成金屬源極及金屬漏極，所述金屬漏極與所述第一凹槽的傾斜側壁相接觸，臨近所述金屬源極的所述AlGaN勢壘層具有第一厚度，臨近所述金屬漏極的所述AlGaN勢壘層具有第二厚度，且所述第一厚度大于所述第二厚度；

于所述AlGaN勢壘層上形成位于所述金屬源極及金屬漏極之間的金屬柵極。

可選地，所述第一凹槽的傾斜側壁與水平方向之間的所述預設夾角的范圍包括45°～60°。

可選地，形成的所述金屬漏極完全覆蓋所述第一凹槽的傾斜側壁或部分覆蓋所述第一凹槽的傾斜側壁；形成的所述金屬漏極中具有溝槽，所述溝槽貫穿所述金屬漏極或形成的所述金屬漏極填充所述第一凹槽及第二凹槽。

可選地，在形成所述第二凹槽后及形成所述金屬漏極之前，還包括在所述第二凹槽的底部原位沉積形成n-GaN歐姆接觸輔助層的步驟。