[发明专利]高电子迁移率晶体管HEMT器件、晶圆、封装器件和电子设备

说明书

本申请适用于半导体技术领域，提供了一种高电子迁移率晶体管HEMT器件、晶圆、封装器件和电子设备，HEMT器件包括：衬底、氮化物外延层、栅极半导体结构、栅金属、源极结构和漏极结构；氮化物外延层设置在衬底上，栅极半导体结构、源极结构和漏极结构均设置在氮化物外延层的第一表面上；源极结构和漏极结构分布在栅极半导体结构两侧；栅极半导体结构包括第一半导体层和多个n型半导体，第一半导体层由p型氮化物生成且位于第一表面，多个n型半导体位于第一半导体层和栅金属之间，沿与栅宽方向平行的方向间隔排布。第一半导体层可以分别与多个n型半导体形成带正电的空间电荷区，以调节栅金属与栅极半导体结构的界面电场，从而抑制栅极泄漏电流。

技术领域

本申请涉及半导体技术领域，尤其涉及一种高电子迁移率晶体管HEMT器件、晶圆、封装器件和电子设备。

背景技术

随着半导体技术的不断发展，需要不断降低功率半导体器件的功率损耗以满足现有的使用需求。传统的硅(Si)器件的性能已基本达到Si材料的物理极限，氮化镓(GaN)材料作为更具优势的半导体材料，成为了新型功率半导体器件的候选。

在现有技术中，新型功率半导体器件中的常关型氮化镓开关器件，可以是采用p型GaN或p型氮化铝镓(AlGaN)制造的高电子迁移率晶体管(high electron mobilitytransistor，HEMT)器件，如图1所示，HEMT器件自下向上可以包括：衬底层、成核层、缓冲层、沟道层和势垒层。而且，势垒层上设置有栅极半导体结构，栅极半导体结构可以由GaN或AlGaN形成的p型半导体层组成，在栅极半导体结构上还设置有栅金属。另外，在栅极半导体结构两侧可以设置源极和漏极。

但是，针对现有技术的HEMT器件，在栅金属处于正向偏置时，即使栅金属与栅极半导体结构的p型半导体层之间的肖特基结处于反偏状态，但HEMT器件仍存在较大的栅极泄漏电流的问题。

发明内容

本申请提供一种HEMT器件、晶圆、封装器件和电子设备，在对p型HEMT器件的特性参数影响较小的前提下(如HEMT器件的阈值电压仅发生了0.05伏特(V)至0.1V的电压漂移)，有效地降低HEMT器件的栅极泄漏电流的问题(如相同栅压下，栅极泄漏电流降低了1倍以上，如5至100倍)。

为达到上述目的，本申请采用如下技术方案：

第一方面，提供一种高电子迁移率晶体管HEMT器件，包括：衬底、氮化物外延层、栅极半导体结构、栅金属、源极结构和漏极结构；

其中，所述氮化物外延层设置在所述衬底上，所述栅极半导体结构设置在所述氮化物外延层的第一表面上，所述第一表面为所述氮化物外延层的远离所述衬底的表面；

所述源极结构和所述漏极结构设置在所述第一表面上，且分布在所述栅极半导体结构两侧；

所述栅极半导体结构包括：第一半导体层，所述第一半导体层由p型氮化物生成，所述第一半导体层位于所述第一表面上；

所述栅极半导体结构还包括：多个n型半导体，多个所述n型半导体位于所述第一半导体层和所述栅金属之间，且多个所述n型半导体沿同一方向间隔排布，多个所述n型半导体的排布方向与所述栅极半导体结构的栅宽方向平行。

在势垒层上设置第一半导体层和交替排布在第一半导体层表面的多个n型半导体，每个n型半导体均可以与接触的第一半导体层形成PN结，从而可以通过PN结的空间电荷区对栅极金属与半导体之间的电场分布进行调整，减小栅金属与栅极半导体结构之间的载流子跃迁几率，降低HEMT器件的栅极泄漏电流，提高HEMT器件的栅极耐压能力。

同时，沿势垒层向栅金属方向，HEMT器件的栅极半导体结构中可以仅包含第一半导体层，通过仅包含第一半导体层的区域，可以获得与常规p型HEMT结构更接近的阈值电压、跨导、导通阻抗等特性参数，从而降低栅结构的改变对HEMT器件特性参数的影响。