[发明专利]一种GaN基斜型栅极HEMT器件及其制备方法

说明书

本发明涉及一种GaN基斜型栅极HEMT器件及其制备方法，包括衬底层、沟道层、势垒层、源极、栅极和漏极，衬底层的表面设有所述沟道层，沟道层的表面设有势垒层，势垒层的表面两侧分别设有源极、漏极，在势垒层的表面上，源极、漏极之间设有栅极，栅极的两侧呈斜坡状；其制备方法包括：(1)在衬底层上进行GaN沉积，形成沟道层；(2)在沟道层上生长AlGaN，形成势垒层；(3)在势垒层上，采用栅极透射率渐变技术制作栅极；(4)在势垒层上，在栅极的两侧分别形成源极和漏极。本发明斜型栅极HEMT的制作简单，通过改变栅极版图的透射率渐变方式，得到不同形状的斜栅极结构，提升器件的击穿电压。

技术领域

本发明涉及一种GaN基斜型栅极HEMT器件及其制备方法，属于半导体技术领域。

背景技术

作为一种新型的半导体材料，氮化镓材料得到了越来越多的关注。氮化镓是第三代半导体材料的代表，其电学和光学性质优异，有较宽带隙、直接带隙的优点，耐高温高压，适合各种恶劣条件的应用环境。目前，氮化镓材料主要应用于发光二极管(LED)、半导体激光器(LD)和高电子迁移率晶体管(HEMT)的制造。通过变化材料组分，氮化镓基LED、LD可实现从紫外到红光的波长变化，覆盖了整个可见光波段。尤其是氮化镓蓝色LED+荧光粉的应用，带动了半导体照明领域的快速发展。

由于GaN材料的高电子饱和速度、沟道中的高浓度二维电子气(2DEG)以及较高的临界击穿电场,使得GaN基HEMT器件在高频RF领域比如通讯基站和大电流、低功耗、高压开关器件应用领域具有巨大的应用前景。

功率开关器件的关键是实现高击穿电压、低导通电阻和高可靠性。器件的击穿是由于栅肖特基结的泄漏电流和通过缓冲层的泄漏电流引起的。要提高器件耐压,纵向上需要增加缓冲层的厚度和质量,这主要由工艺技术水平决定；横向上需要漂移区长度增加,这不仅使器件或电路的芯片面积增加、成本增大,更为严重的是,器件的导通电阻增大,进而导致功耗急剧增加,且器件开关速度也随之降低。

现有技术中为了提高氮化镓器件的击穿电压，普遍采用场板技术，在栅极上加一个或者几个金属场板，来调节器件漂移区的电场分布，降低栅极边缘的电场强度，提高器件的击穿电压。

Suemitsu等提出了一种方法来制作斜斜结构的场板提高GaN HEMT击穿电压。用薄势垒层技术(Tetsuya Suemitsu,Kengo Kobayashi,Shinya Hatakeyama,A new processapproach for斜field plates in GaN-based high-electron-mobility transistors,Japanese Journal of Applied Physics 55,01AD02(2016))。通过在PECVD过程中控制H2/NH3混合气的比例来得到多层SiCN并控制栅的斜坡形状制作斜场板结构。使用10层SiCN可以得到的理想的斜场板。230nm栅长的ALGaN/GaN HEMT使用斜场板以后，击穿电压提高了68％，Ft-BVoff提高了4倍。但这种斜型栅极准备技术比较复杂，影响器件的均匀性和一致性。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种GaN基斜型栅极HEMT器件；

本发明还提供了上述GaN基斜型栅极HEMT器件的制备方法；

术语解释：

1、HEMT，High Electron Mobility Transistor，高电子迁移率晶体管；

2、化学气相沉积技术CVD，利用含有薄膜元素的一种或几种气相化合物或单质、在衬底表面上进行化学反应生成薄膜的方法。

3、原子层淀积ALD，是一种可以将物质以单原子膜形式一层一层的镀在基底表面的方法。原子层沉积与普通的化学沉积有相似之处。但在原子层沉积过程中，新一层原子膜的化学反应是直接与之前一层相关联的，这种方式使每次反应只沉积一层原子。