[發明專利]一種常開型GaN HEMT功率器件

在審

• 申請號: 202211616618.1
• 申請日: 2022-08-24
• 公開（公告）號: CN116013983A
• 公開（公告）日: 2023-04-25
• 發明（設計）人: 王中健;曹遠迎
• 申請（專利權）人: 成都功成半導體有限公司
• 主分類號: H01L29/778
• 分類號: H01L29/778;H01L29/06
• 代理公司: 成都華風專利事務所(普通合伙) 51223
• 代理人: 張巨箭

本發明公開了一種常開型GaN?HEMT功率器件，屬于半導體技術領域，器件包括從下至上依次連接的第三襯底、第二中間層、緩沖層、GaN層和AlGaN層；所述AlGaN層上設置有源極、漏極和柵極，其中，所述源極、漏極均延伸連接至所述GaN層中；所述GaN層中設置有空腔，所述空腔的下端延伸至所述緩沖層中，所述空腔的上端位于源極和漏極的溝道下方，所述AlGaN層上外延有p型GaN，所述柵極位于所述p型GaN上。本發明通過在GaN層形成空腔，一方面減少了溝道下方GaN層的厚度，減少了漏電通道，減少漏電，另一方面，使得AlGaN/GaN界面二維電子氣密度增加，提高器件性能，同時實現常開型型器件。

技術領域

本發明涉及半導體技術領域，尤其涉及一種常開型GaN?HEMT功率器件。

背景技術

傳統GaN?HEMT器件需要在硅襯底上生長AlGaN/GaN材料，然后制造HEMT器件，影響GaN?HEMT器件的兩個因素是AlGaN層呈現張應變以及GaN層的漏電，其中GaN?HEMT器件的工作核心原理是AlGaN層呈現張應變，具有自發極化和壓電極化兩種極化效應，而GaN層則只有自發極化效應，因為極化效應的差距，AlGaN/GaN界面處產生感生二維電子氣，二維電子氣的濃度決定了器件的導電性能，因此增加AlGaN層的張應變有利于增加二維電子氣的濃度，有利于提高器件性能。此外，在硅襯底上生長AlGaN/GaN時，因為晶格失配和熱失配問題，在生長完成后，GaN層承受巨大的張應力，使得AlGaN/GaN層中產生大量位錯，這些位錯會導致功率器件漏電增加，嚴重影響器件性能。

發明內容

本發明的目的在于克服現有GaN?HEMT器件在AlGaN/GaN界面處產生感生二維電子氣濃度不足以及漏電的問題，提供了一種常開型GaN?HEMT功率器件。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：

在一個方案中，提供一種常開型GaN?HEMT功率器件，包括從下至上依次連接的第三襯底、第二中間層、緩沖層、GaN層和AlGaN層；所述AlGaN層上設置有源極、漏極和柵極，其中，所述源極、漏極均延伸連接至所述GaN層中；所述GaN層中設置有空腔，所述空腔的下端延伸至所述緩沖層中，所述空腔的上端位于源極和漏極的溝道下方。

作為一優選項，一種常開型GaN?HEMT功率器件，所述空腔上方的GaN層厚度為0.2um-1um。

作為一優選項，一種常開型GaN?HEMT功率器件，所述第三襯底為硅襯底或SOI晶片。

作為一優選項，一種常開型GaN?HEMT功率器件，所述AlGaN層上外延有p型GaN，所述柵極位于所述p型GaN上。

作為一優選項，一種常開型GaN?HEMT功率器件，所述AlGaN層上連接有一個增強型硅MOSFET器件。

在另一個方案中，提供一種常開型GaN?HEMT功率器件的制備方法，所述方法包括以下步驟：

S1、在第一襯底上依次外延緩沖層、GaN層和AlGaN層；

S2、在所述AlGaN層上旋涂或沉積第一中間層，并在所述第一中間層上鍵合第二襯底；

S3、研磨加選擇性刻蝕去掉所述第一襯底漏出所述緩沖層，在所述緩沖層上旋涂光刻膠并開窗口；

S4、依次刻蝕所述緩沖層、GaN層形成刻蝕槽，其中刻蝕槽延伸至所述GaN層內部后停止刻蝕并去除所述光刻膠；

S5、在所述緩沖層上鍵合旋涂或沉積有第二中間層的第三襯底，并讓所述第二中間層蓋住所述刻蝕槽，形成空腔；

S6、去掉所述第一中間層和第二襯底，并在所述AlGaN層上制造源極、漏極和柵極，得到GaN?HEMT功率器件。