[发明专利]GaN基垂直型功率晶体管器件及其制作方法

说明书

本公开提供了一种GaN基垂直型功率晶体管器件及其制作方法；其中，所述GaN基垂直型功率晶体管器件，包括：N型GaN衬底；形成于N型GaN衬底上的N型GaN外延层；形成于N型GaN外延层上的Al(In，Ga)N背势垒层；形成于Al(In，Ga)N背势垒层上的薄势垒Al(In，Ga)N/GaN异质结构；形成于所述薄势垒Al(In，Ga)N/GaN异质结构上的钝化层以及栅极和源极，形成于N型GaN衬底上的漏极。本公开GaN基垂直型功率晶体管器件及其制作方法有效降低了GaN基垂直型功率晶体管的工艺难度，从而使其兼容常规GaN基横向器件的工艺，推动了GaN基垂直型功率晶体管在更高电流和功率转换中的应用。

技术领域

本公开涉及半导体器件技术领域，尤其涉及一种GaN基垂直型功率晶体管器件及其制作方法。

背景技术

尽管横向结构GaN基功率晶体管具备大尺寸，低成本以及良好的CMOS工艺兼容性，但是较难获得很高的输出电流，而且不可避免受到由表面态导致的高压电流坍塌等难题的困扰。因此，垂直结构增强型GaN基功率晶体管凭借大输出电流，低电流坍塌等优点，在高压大功率电力电子等应用领域具备很大应用潜力。

发明内容

(一)要解决的技术问题

鉴于上述技术问题，本公开提供了一种GaN基垂直型功率晶体管器件及其制作方法，利用N型或P型Al(In，Ga)N背势垒代替常规垂直结构中p-GaN电流阻挡层，提高了器件的击穿电压，使器件具有更好的工艺兼容性，推动了GaN基垂直型功率晶体管在更高电流和功率转换中的应用。

(二)技术方案

根据本公开的一个方面，提供了一种GaN基垂直型功率晶体管器件，包括：

N型GaN衬底；

形成于所述N型GaN衬底上的N型GaN外延层；

形成于所述N型GaN外延层上的Al(In，Ga)N背势垒层；

形成于所述Al(In，Ga)N背势垒层上的薄势垒Al(In，Ga)N/GaN异质结构；

形成于所述薄势垒Al(In，Ga)N/GaN异质结构上的钝化层以及栅极和源极，形成于所述N型GaN衬底上的漏极。

在一些实施例中，形成于所述N型GaN衬底上的N型GaN外延层为第一N型GaN外延层；

所述薄势垒Al(In，Ga)N/GaN异质结构包括：形成于所述Al(In，Ga)N背势垒层上的第二N型GaN外延层以及形成于所述第二N型GaN外延层上的Al(In，Ga)N薄势垒层。

在一些实施例中，所述Al(In，Ga)N背势垒层采用MOCVD、MBE或HVPE方法制备，厚度介于1nm～1000nm之间，其为N型或者P型掺杂背势垒层；

所述薄势垒Al(In，Ga)N/GaN异质结构是采用MOCVD，MBE或HVPE方法再生长形成。

在一些实施例中，所述Al(In，Ga)N背势垒层是AlGaN或AlInN三元合金层，或者是AlInGaN四元合金层；

所述再生长薄势垒A1(In，Ga)N/GaN异质结构中Al(In，Ga)N薄势垒层可以是AlGaN或AlInN三元合金层，或者是AlInGaN四元合金，厚度介于0nm至10nm。

在一些实施例中，所述Al(In，Ga)N背势垒层是AlGaN三元合金层，其Al组分介于0～100％之间；或所述Al(In，Ga)N背势垒层是AlInN三元合金层，其Al组分介于0％～100％之间。