[发明专利]多栅极场板结构HEMT器件及其制备方法

说明书

本发明涉及多栅极场板结构HEMT器件及其制备方法，包括位于AlGaN层上的源极、第一钝化层、p型GaN区和漏极，源极和漏极位于第一钝化层的两端，p型GaN区位于第一钝化层中靠近源极；第二钝化层，形成于第一钝化层的表面；栅极形成于第二钝化层中，与p型GaN区的上表面接触；浮空栅极场板形成于栅极与漏极之间的第二钝化层中，位于第一钝化层的上表面，浮空栅极场板靠近栅极，与源极连接的源极场板，自源栅区域延伸至部分栅漏区域；与漏极连接的漏极场板，位于第二钝化层的上表面。其通过设置多栅极场板结构和源/漏场板之间的分布方式有效扩大了耗尽区域，扩宽了栅极与其之间的电场分布，提高了击穿电压。

技术领域

本发明涉及高电子迁移率晶体管领域，具体涉及一种多栅极场板结构HEMT器件及其制备方法。

背景技术

高电子迁移率晶体管(HEMT)是一种场效应晶体管，其是由两种带隙不同的材料形成异质结，为载流子提供沟道，HEMT可以在极高频下工作，所以其在通信、卫星、雷达等方面有着广泛的应用。氮化镓高电子迁移率晶体管具有开关速度快、开关损耗小的特点，在微波功率放大和功率转换领域具有广阔的应用前景。

HEMT中的电场分布对设备性能和可靠性有决定性的影响。如何优化HEMT器件中的电场分布，在不增加器件尺寸的前提下，提高HEMT的击穿电压，提升器件性能，是亟待解决的问题之一。

发明内容

针对现有技术中存在的技术问题，本发明的首要目的是提供多栅极场板结构HEMT器件及其制备方法，该HEMT器件通过设置多栅极场板结构和源/漏场板之间的分布方式提供了新的电荷平衡方式，有效扩大了耗尽区域，将单峰电场替换为多峰电场，使得电场分布更加均匀，降低了泄漏电流并且可以有效地调节电势分布，从而扩宽了栅极与其之间的电场分布，提高了击穿电压；同时在不增加器件尺寸的前提下，保持了HEMT器件较小的阈值电压，并且保持器件的导通电阻不变。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

多栅极场板结构HEMT器件，包括：依次层叠于Si衬底上的缓冲层、GaN通道层和AlGaN层；

位于AlGaN层上的源极、第一钝化层、p型GaN区域和漏极，所述源极和漏极位于所述第一钝化层的两端，所述p型GaN区域位于所述第一钝化层中靠近所述源极；

第二钝化层，形成于所述第一钝化层的表面；

栅极，形成于所述第二钝化层中，与所述p型GaN区域的上表面接触；

浮空栅极场板，形成于栅极与漏极之间的第二钝化层中，位于所述第一钝化层的上表面，所述浮空栅极场板靠近所述栅极，其中所述浮空栅极场板有n个，n≥1；

与所述源极连接的源极场板，位于所述第二钝化层的上表面，自源栅区域延伸至部分栅漏区域；

与所述漏极连接的漏极场板，位于所述第二钝化层的上表面。

进一步地，所述浮空栅极场板的数量n优选3或4，所述浮空栅极场板沿靠近所述栅极侧向所述漏极方向排列，所述源/漏极场板与所述浮空栅极场板的垂直距离保持均匀不变。

进一步地，所述浮空栅极场板、漏极场板及源极场板的厚度相同。

进一步地，所述浮空栅极场板的尺寸相同，且相邻浮空栅极场板的间距相等，相互独立。

进一步地，所述浮空栅极场板的长度沿栅极指向漏极的方向，呈比例为1：3：5：7…的等差变化，且相互独立。

进一步地，所述浮空栅极场板的长度沿栅极指向漏极的方向，呈比例为1：2：4：8…的等比变化，且相互独立。