[发明专利]基于超结漏场板的AlGaN/GaN高压器件及其制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高压器件及其制作方法，具体涉及一种基于超结漏场板的AlGaN/GaN高压、低导通电阻的高压器件及其制作，可用于制作高压低导通电阻的AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管，属于微电子技术领域。

背景技术

近年来以SiC和GaN为代表的第三代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，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（一种具有高增益、高线性度和稳定性的双场板场效应晶体管）。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（一种利用极化结的基于GaN的超结场效应晶体管）。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。

然而，具有上述两种结构的高压器件均存在导通电阻较大的不足之处。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种可满足对高压、低导通电阻的应用要求的基于超结漏场板的AlGaN/GaN高压器件的结构，以及具有良好的可控性和重复性的制作该基于超结漏场板的AlGaN/GaN高压器件的方法。

为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：

一种基于超结漏场板的AlGaN/GaN高压器件，其特征在于，从下至上依次包括：衬底、GaN缓冲层、本征GaN沟道层或者AlGaN沟道层、AlN隔离层和AlGaN势垒层，AlGaN势垒层上沿水平方向依次有：源极、栅极和复合漏极，前述复合漏极包括：漏极、由前述漏极同时向上和向栅极方向延伸形成的漏极场板，在源极与栅极之间、栅极与复合漏极之间的AlGaN势垒层上方外延有线性AlGaN层，漏极场板在线性AlGaN层的上方，前述栅极还向源极方向延伸形成有与线性AlGaN层上表面接触的柵源场板，栅极与复合漏极之间的线性AlGaN层上外延有P型GaN外延层，且P型GaN外延层上有与栅极电连接的基极，栅极与复合漏极之间的线性AlGaN层、P型GaN外延层的宽度依次减小；前述AlGaN势垒层由下层的i型AlGaN层和上层的n型AlGaN层组成；前述源极、栅极、复合漏极和基极的上表面还形成有加厚电极，加厚电极的两侧均形成有钝化层。

前述的基于超结漏场板的AlGaN/GaN高压器件，其特征在于，前述衬底为蓝宝石、碳化硅、GaN或MgO。