[发明专利]一种基于槽栅高压器件及其制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及微电子技术领域，尤其是涉及一种基于槽栅高压器件及其制作方法。

背景技术

近年来以SiC和GaN为代表的第三带宽禁带隙半导体以其禁带宽度大、击穿电场高、热导率高、饱和电子速度大和异质结界面二维电子气浓度高等特性，使其受到广泛关注。在理论上，利用这些材料制作的高电子迁移率晶体管HEMT、发光二极管LED、激光二极管LD等器件比现有器件具有明显的优越特性，因此近些年来国内外研究者对其进行了广泛而深入的研究，并取得了令人瞩目的研究成果。

AlGaN/GaN异质结高电子迁移率晶体管HEMT在高温器件及大功率微波器件方面已显示出了得天独厚的优势，追求器件高频率、高压、高功率吸引了众多的研究。近年来，制作更高频率高压AlGaN/GaN HEMT成为关注的又一研究热点。由于AlGaN/GaN异质结生长完成后，异质结界面就存在大量二维电子气2DEG，并且其迁移率很高，因此我们能够获得较高的器件频率特性。在提高AlGaN/GaN异质结电子迁移率晶体管击穿电压方面，人们进行了大量的研究，发现AlGaN/GaN HEMT器件的击穿主要发生在栅靠漏端，因此要提高器件的击穿电压，必须使栅漏区域的电场重新分布，尤其是降低栅靠漏端的电场，为此，人们提出了采用场板结构的方法：

1.采用场板结构。参见Yuji Ando,Akio Wakejima,Yasuhiro Okamoto等的Novel AlGaN/GaN dual-field-plate FET with high gain,increased linearity and stability,IEDM2005,pp.576-579,2005。在AlGaN/GaN HEMT器件中同时采用栅场板和源场板结构，将器件的击穿电压从单独采用栅场板的125V提高到采用双场板后的250V，并且降低了栅漏电容，提高了器件的线性度和稳定性

2.采用超级结结构。参见Akira Nakajima,Yasunobu Sumida,Mahesh H的GaN based super heterojunction field effect transistors using the polarization junction concept。在该器件结构中同时拥有2DEG和2DEH，当栅极正向偏置时，2DEG的浓度不发生任何变化，因此器件的导通电阻不会增加，当栅极反向偏置时，沟道中的2DEG会由于放电而耗尽，从而提高了器件的击穿电压（从110V提高至560V），而导通电阻为6.1mΩ·cm².

发明内容

本发明为了克服上述的不足，提供了一种兼顾了击穿电压的增加和导通电阻的减小，且提高了器件的频率性能的一种基于槽栅高压器件。

本发明的技术方案如下：

一种基于槽栅高压器件，自下而上依次包括衬底、GaN缓冲层、GaN沟道层、AlN隔离层、本征AlGaN层和AlGaN势垒层，所述AlGaN势垒层上间隔设有源极、栅极和复合漏极，所述栅极和复合漏极之间还设有AlGaN势垒层，AlGaN势垒层的部分区域上方外延有线性AlGaN层，线性AlGaN层的部分区域上方外延有p-GaN层，p-GaN层上设有基极，上述结构的顶层还间隔淀积有钝化层，所述钝化层的间隔内淀积有加厚电极。

所述衬底为蓝宝石、碳化硅、GaN和MgO中的一种或多种。

所述AlGaN势垒层中Al的组分含量在0～1之间，Ga的组分含量与Al的组分含量之和为1。

所述线性AlGaN层中Al的组份含量在0～1之间，且从x线性增加到y，线性AlGaN层的厚度为L，其中任一厚度L1处的Al组分含量为(y-x)×L1/L。

所述钝化层内包括SiN、Al₂O₃和HFO₂中的一种或多种。

所述栅极和复合漏极之间的p-GaN层和线性AlGaN层同时存在的区域宽度d₁>0，仅有线性AlGaN层的区域宽度d₂>0,仅有AlGaN势垒层的区域宽度为d₃≥0.5μm。

其中，GaN沟道层可以用AlGaN沟道层代替，用AlGaN沟道层时，AlGaN沟道层中Al的组分含量小于AlGaN势垒层中Al的组分含量。p-GaN层可以用InGaN层代替，用InGaN层时，In的组分含量恒定或者In组分逐渐增加。