[發明專利]一種應用于HEMT的二極管器件、制備方法及HEMT

在審

• 申請號: 202211312094.7
• 申請日: 2022-10-25
• 公開（公告）號: CN115602711A
• 公開（公告）日: 2023-01-13
• 發明（設計）人: 劉濤;黃匯欽
• 申請（專利權）人: 天狼芯半導體（成都）有限公司
• 主分類號: H01L29/06
• 分類號: H01L29/06;H01L29/861;H01L21/329;H01L29/778;H01L27/06
• 代理公司: 深圳中一聯合知識產權代理有限公司 44414
• 代理人: 陽方玉

本申請屬于半導體技術領域，提供了一種應用于HEMT的二極管器件、制備方法及HEMT，二極管器件包括：半導體襯底、第一溝道層、第一勢壘層、多個第二溝道層、多個第二勢壘層、蓋帽層、陽極電極層、陰極電極層、絕緣介質層；通過將多個第二溝道層和多個第二勢壘層交替層疊設置設于第一勢壘層上，以在其第一側形成階梯結構，并在第一側設置覆蓋于階梯結構和蓋帽層的陽極電極層，在其第二側設置陰極電極層，在陽極電極層和陰極電極層之間設置絕緣介質層，使得陽極和陰極之間的電容具備更高的均勻電場，同時可以從橫向和縱向改善電場提升寄生二極管的擊穿電壓，解決HEMT器件由于缺少體二極管導致在高感性應用場景不穩定的問題。

技術領域

本申請屬于半導體技術領域，尤其涉及一種應用于HEMT的二極管器件、制備方法及HEMT。

背景技術

作為第三代半導體材料的代表，氮化鎵(GaN)具有許多優良的特性，例如，具有高臨界擊穿電場、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有點。

然而，與硅基金屬氧化物半導體場效應晶體管(Si-MOSFET)相比，氮化鎵基高電子遷移率晶體管(High Electron Mobility Transistor，HEMT)器件不存在體二極管，在高電感的應用場景下所產生的反向電流會使得器件柵極電壓升高，導致器件損壞。

發明內容

為了解決上述技術問題，本申請實施例提供了一種應用于HEMT的二極管器件、制備方法及HEMT，旨在解決現有技術中HEMT在高電感的應用場景下所產生的反向電流會使得器件柵極電壓升高，導致器件損壞的問題。

本申請實施例第一方面提供了一種應用于HEMT的二極管器件，所述二極管器件包括：

半導體襯底；

第一溝道層，設于所述半導體襯底上；

第一勢壘層，設于所述第一溝道層上；

多個第二溝道層和多個第二勢壘層，其中，多個所述第二溝道層和多個所述第二勢壘層交替層疊設置設于所述第一勢壘層上，底部的所述第二溝道層設于所述第一勢壘層上，且多個所述第二溝道層和多個所述第二勢壘層的寬度依次減小，以在多個所述第二溝道層和多個所述第二勢壘層的第一側形成階梯結構；

蓋帽層，設于頂部的所述第二勢壘層上；

陽極電極層，設于所述階梯結構和所述蓋帽層上；

陰極電極層，設于所述第一溝道層上，且設于多個所述第二溝道層和多個所述第二勢壘層的第二側；

絕緣介質層，設于頂部的所述第二勢壘層上，且位于所述陽極電極層與所述陰極電極層之間以及所述蓋帽層與所述陰極電極層之間；其中，所述陽極電極層和所述陰極電極層分別與所述HEMT的源極和漏極連接。

在一個實施例中，多個所述第二溝道層和多個所述第二勢壘層的第二側與所述第一勢壘層的第二側齊平。

在一個實施例中，所述陰極電極層還設于所述第一勢壘層的第二側，且深入至所述第一溝道層內。

在一個實施例中，所述第二勢壘層的寬度與所述第二勢壘層背面的所述第二溝道層的寬度之間的差值等于所述第二勢壘層與所述第二勢壘層正面的所述第二溝道層的寬度之間的差值。

在一個實施例中，所述絕緣介質層的上表面與所述陽極電極層的上表面齊平。

在一個實施例中，所述第二溝道層的厚度與所述第二勢壘層的厚度相同。

在一個實施例中，所述絕緣介質層為高介電材料。

本申請實施例第二方面還提供了一種應用于HEMT的二極管器件的制備方法，包括：

在半導體襯底上依次形成第一溝道層和第一勢壘層；