[发明专利]一种GaN HEMT器件及制备方法

说明书

本发明涉及半导体器件技术领域，公开了一种GaN HEMT器件及制备方法，包括衬底，衬底上表面由下至上依次设有GaN外延层和栅介质层，还包括贯穿栅介质层与GaN外延层接触的栅极、源电极和漏电极；栅介质层包括不同性质的第一栅介质层和第二栅介质层；第一栅介质层上开设有第一栅槽，第二栅介质层上开设有第二栅槽；第一栅槽侧壁倾角小于第二栅槽侧壁倾角；栅极包括填充满第一栅槽和第二栅槽的栅金属，以及设置于第二介质层上表面的栅帽；源电极和漏电极位于栅极两侧。本发明采用双层复合栅介质结构，第一栅槽侧壁倾角平缓，第二栅槽侧壁倾角相对陡直，既能够减少栅金属阻挡层形成的孔洞；又能够减小寄生电容，实现GaN HEMT器件的可靠性和频率特性同时提高。

技术领域

本发明涉及半导体器件技术领域，特别是涉及一种GaN HEMT器件及制备方法。

背景技术

目前，由于GaN HEMT(High Electron Mobility Transistor高电子迁移率晶体管)器件具备优异的功率及频率特性，高击穿和低噪声特性，广泛应用于移动通信、雷达等领域。GaN栅通常采用蒸发剥离的方法形成，栅槽介质形貌直接影响了蒸发后栅金属形貌。栅槽侧壁形貌与器件的性能有直接关系。为了降低寄生电容，要求栅槽形貌尽量陡直，但由于蒸发具有自掩蔽效应，容易在栅槽内的栅根拐角处出现蒸发金属空洞，造成阻挡层金属不完整，易形成栅金属的表层金属直接与半导体材料产生反应，形成栅金属下沉，严重影响器件可靠性；为了提高器件可靠性，防止栅金属下沉，要求栅槽形貌尽量平缓，但栅槽形貌平缓，又会导致栅金属寄生电容增大，影响器件频率特性。所以，GaN HEMT器件的可靠性和频率特性难以同时提高。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种GaN HEMT器件及制备方法，旨在解决GaN HEMT器件的可靠性和频率特性难以同时提高的问题，其利用双层复合栅介质结构，并通过在栅介质层分别制备栅槽侧壁倾角不同的两个栅槽，实现GaN HEMT器件的可靠性和频率特性难以同时提高。

为解决上述技术问题，本发明实施例的第一方面提供了一种GaN HEMT器件，包括衬底，所述衬底的上表面由下至上依次设有GaN外延层和栅介质层，还包括栅极、源电极和漏电极；

所述栅极、源电极和漏电极贯穿所述栅介质层与所述GaN外延层接触；

所述栅介质层包括不同性质的第一栅介质层和第二栅介质层；

所述第一栅介质层上开设有贯穿所述第一栅介质层的第一栅槽，第二栅介质层上开设有贯穿所述第二栅介质层的第二栅槽；

所述第一栅槽侧壁倾角小于所述第二栅槽侧壁倾角；

所述栅极包括填充满所述第一栅槽和第二栅槽的栅金属，以及设置于所述第二介质层上表面且覆盖所述第二栅槽的栅帽；

所述源电极和漏电极位于所述栅极两侧。

进一步地，所述第一栅介质层厚度为50nm-100nm；所述第二栅介质层厚度为100nm-200nm。

进一步地，所述第一栅槽侧壁倾角为40°-60°。

进一步地，所述第二栅槽侧壁倾角为60°-80°。

进一步地，还包括用于保护所述栅极、源电极、漏电极和第二栅介质层的保护层。

本发明实施例第二方面提供了一种GaN HEMT器件的制备方法，包括：

选用半导体材料作为衬底，在所述衬底上表面形成GaN外延层；

在所述GaN外延层上表面形成第一栅介质层，在所述第一栅介质层上表面形成第二栅介质层；

在所述第二栅介质层上表面有源区以外区域采用离子注入工艺进行隔离；其中，所述有源区包括源电极区、漏电极区和栅极区；