[發明專利]高壓超結HEMT器件及其制備方法

在審

• 申請號: 202211410573.2
• 申請日: 2022-11-11
• 公開（公告）號: CN115799329A
• 公開（公告）日: 2023-03-14
• 發明（設計）人: 吳龍江
• 申請（專利權）人: 深圳天狼芯半導體有限公司
• 主分類號: H01L29/778
• 分類號: H01L29/778;H01L21/335
• 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

本申請涉及一種高壓超結HEMT器件及其制備方法。其包括半導體襯底、漂移層、緩沖層、溝道層、勢壘層、反偏隔離層、柵極、源極、中介金屬層和源極。漂移層、緩沖層、溝道層和勢壘層依次層疊設置在半導體襯底的正面，反偏隔離層設于半導體襯底的正面。柵極設于勢壘層上。源極設于溝道層上且與勢壘層的第二側接觸。中介金屬層設于漂移層上，且與緩沖層、溝道層以及勢壘層的第二側接觸。漏極設于半導體襯底的背面。本申請通過反偏隔離層分別與漂移層和半導體襯底形成PN結，可以避免電壓擊穿源極和反偏隔離層之間的溝道層和緩沖層，從而提升相應的擊穿電壓值，進一步提升耐高壓的能力。

技術領域

本申請屬于半導體器件技術領域，尤其涉及一種高壓超結HEMT器件及其制備方法。

背景技術

氮化鎵(GaN)是一種新型的第三代半導體材料，具備許多優異的特性，是未來發展功率半導體的主流。

氮化鎵目前常用的襯底材料(SiC/Si/GaN/藍寶石等)各有其優缺點，其中，碳化硅雖然成本昂貴但可以使氮化鎵晶格錯位大幅降低，提高良率與器件性能。

雖然現有的氮化鎵高電子遷移率晶體管(High Electron Mobility Transistor；HEMT)器件具有較快的開關速度，但氮化鎵HEMT器件的耐高壓的能力較差，無法應用于高電壓的環境，尤其當氮化鎵HEMT器件被施加高電壓時，容易被擊穿。

發明內容

本申請的目的在于提供一種高壓超結HEMT器件及其制備方法，旨在解決傳統的氮化鎵功率半導體器件存在的耐高壓能力差的問題。

本申請實施例的第一方面提供了一種高壓超結HEMT器件，包括：半導體襯底；反偏隔離層、漂移層，設于所述半導體襯底的正面，所述反偏隔離層分別與所述半導體襯底和所述漂移層形成PN結；緩沖層，設于所述反偏隔離層和所述漂移層上；中介金屬層，設于所述漂移層上，且與所述緩沖層接觸；溝道層，設于所述緩沖層上，且所述溝道層的第一側與中介金屬層接觸；勢壘層，設于所述溝道層上，且所述勢壘層的第一側與中介金屬層接觸；源極，設于所述溝道層上，且與所述勢壘層的第二側接觸；其中，所述第二側與所述第一側相對；柵極，設于所述勢壘層上；漏極，設于所述半導體襯底的背面。

其中一實施例中，所述半導體襯底、所述漂移層為N型碳化硅；所述反偏隔離層為P型碳化硅。

其中一實施例中，所述源極包括填充金屬層和連接金屬層；所述填充金屬層自所述勢壘層的上表面延伸至所述溝道層；所述連接金屬層設置在所述勢壘層的上方并與所述填充金屬層連接。

其中一實施例中，所述柵極的材料為肖特基金屬，所述源極和所述漏極的材料為歐姆金屬。

其中一實施例中，所述勢壘層的材料為氮化鋁鎵，所述溝道層的材料為氮化鎵。

其中一實施例中，還包括P型蓋帽層；所述P型蓋帽層設于所述勢壘層與所述柵極之間。

其中一實施例中，所述P型蓋帽層的材料為P型氮化鎵材料。

本申請實施例的第二方面提供了一種高壓超結HEMT器件的制備方法，包括：沉積半導體襯底；在所述半導體襯底的正面沉積反偏隔離層和漂移層；在所述反偏隔離層和所述漂移層的正面依次沉積緩沖層、溝道層、勢壘層和P型蓋帽層；所述反偏隔離層用于分別與所述半導體襯底和所述漂移層形成PN結；刻蝕所述P型蓋帽層的邊緣；對所述勢壘層的第一側進行刻蝕，直至暴露所述溝道層，以形成第一溝槽；對所述勢壘層、所述溝道層和所述緩沖層的第二側進行刻蝕，直至暴露所述漂移層，以形成第二溝槽；所述第二側與所述第一側相對；在所述第一溝槽填充金屬材料形成源極，在所述第二溝槽填充金屬材料形成中介金屬層，并在所述P型蓋帽層上形成柵極；在所述半導體襯底的背面構造漏極。

其中一實施例中，所述沉積半導體襯底包括：依次沉積若干第一外延層以用于組成所述半導體襯底，并在每層所述第一外延層形成后向所述第一外延層注入N型離子。