[发明专利]基于氧化自停止技术的p型栅增强型晶体管及其制备方法

说明书

本发明公开了一种基于氧化自停止技术的p型栅增强型晶体管及其制备方法。所述的制备方法包括：提供包含第一半导体和第二半导体的异质结，异质结中形成有二维电子气；在异质结上依次生长形成第三半导体、第四半导体；在第四半导体上设置掩模，并使从掩模中暴露出的第四半导体氧化形成氧化物，通过第四半导体在相同条件下的氧化速率远大于第三半导体的优势，使氧化反应在到达第三半导体时自停止；以及，制作源极、漏极和栅极，使栅极与保留于栅下区域内的第四半导体连接，保留于栅下区域内的第四半导体用于使分布于栅下区域的二维电子气耗尽。本发明避免了二次外延产生的界面态，通过氧化物的形成实现准原位钝化，抑制了电流崩塌，提升了器件性能。

技术领域

本发明涉及一种增强型晶体管，特别涉及一种基于氧化自停止技术的p型栅增强型晶体管及其制备方法，属于半导体技术领域。

背景技术

当今时代随着经济的飞速发展，人们环境保护资源节约的意识越来越浓厚，要求在能源转换过程中的损耗越来越低、效率越来越高，而为了实现这一低损耗高效率的要求，需要电力电子技术来控制能源转换，利用电力电子系统中功率变换的核心器件——功率器件，来有效地对能源进行变换与控制，从而减少转换过程中能源消耗，实现高效率的转换过程。

电力电子器件是电力电子系统的核心元件。随着电力电子技术的快速发展，传统的硅材料以及第二代半导体材料局限性日益凸显，基于这些材料的电力电子器件已经无法满足电力系统在高频化、低损耗和大功率容量等方面的迫切需求。以GaN和SiC为代表的第三代宽禁带半导体材料因具有大的禁带宽度、高的临界击穿电场和极强的抗辐射能力等特点，在电力电子器件方面显示出卓越的优势。宽禁带半导体材料GaN具有禁带宽度大、饱和电子漂移速度高、临界击穿电场大、化学性质稳定等特点。与SiC材料不同，GaN除了可以利用GaN体材料制作器件以外，还可以利用GaN所特有的异质结结构制作高性能器件。基于AlGaN/GaN异质结结构中的二维电子气(2DEG)面密度约10¹³cm^-2，迁移率高于1500cm²/(v·s)，使得GaN器件具有低导通电阻和高工作频率，能满足下一代电力电子系统对功率器件更大功率、更高频率、更小体积和更恶劣高温工作的要求。

常规的AlGaN/GaN HEMT由于材料极化特性，即使不加任何栅压，在沟道中存在高浓度的2DEG，使得器件处于常开状态，即为耗尽型器件。为了实现关断功能，必须施加负的栅极电压才可以。而在功率开关中，从安全和节能等角度都要求开关为常关状态，因此大量工作致力于实现增强型GaN基HEMT器件。实现增强型器件出发点就是通过改变栅极下面的沟道区域，使得栅压为零时导带位于费米能级以上，这样器件处于常关状态，施加正的偏压使器件处于导通。目前实现增强型HEMT器件的方法，主要有凹栅、F离子注入、Cascode、p-(Al)GaN盖帽层等。

P型盖帽层技术作为一种工艺上容易实现的增强型HEMT结构，P型掺杂区盖帽层栅极AlGaN/GaN HEMT通过栅下P型掺杂区选择性耗尽HEMT栅区下方二维电子气从而实现增强型器件，可以实现稳定的正向阈值和避免栅下损伤，还可规避传统级连结构复杂的封装，设计与附加的导通电阻，并可通过栅极空穴注入有效地降低导通电阻，是一种新兴的为工业界所看好的增强型器件结构。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种基于氧化自停止技术的p型栅增强型晶体管及其制备方法，以克服现有技术的不足。

为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：

本发明实施例提供了一种基于氧化自停止技术的p型栅增强型晶体管的制备方法，包括：

提供包含第一半导体和第二半导体的异质结，所述第二半导体形成在第一半导体上，且具有宽于所述第一半导体的带隙，所述异质结中形成有二维电子气；

在所述异质结上依次生长形成第三半导体、第四半导体；