[发明专利]环栅增强型AlGaN/GaN功率HEMT器件及其制备方法

说明书

本发明涉及一种环栅增强型AlGaN/GaN功率HEMT器件及其制备方法，该器件包括：衬底；源区部分，设置在衬底上的一侧；漏区部分，设置在衬底上的另一侧，且与源区部分相对设置；若干纳米沟道，间隔设置在源区部分与漏区部分之间，且悬空设置在衬底的上方，纳米沟道包括自下而上依次层叠设置的第一介质层、GaN沟道层和AlGaN势垒层，GaN沟道层和AlGaN势垒层形成异质结；源电极，设置在源区部分上；漏电极，设置在漏区部分上；第二介质层，设置在源电极和漏电极之间，覆盖纳米沟道垂直于衬底的两个侧面以及纳米沟道的顶面，第二介质层和第一介质层形成包覆异质结外周的环形介质层；栅电极，包覆在环形介质层的外周。本发明的器件，提高了器件的阈值电压稳定性。

技术领域

本发明属于半导体器件技术领域，具体涉及一种环栅增强型AlGaN/GaN功率HEMT器件及其制备方法。

背景技术

近年来，由于具有击穿场强大，电子迁移率高，热导率高等优点，GaN基高电子迁移率晶体管在电力电子领域取得了令人瞩目的研究成果。由于自发极化和压电极化的特性，AlGaN/GaN HEMT是天然的耗尽型器件，这限制了GaN器件在高压开关领域的应用，为此，制作阈值电压稳定、栅极漏电低的增强型器件成为发展趋势。

目前，实现增强型功率器件的方法较多，但是在大电流条件下，由于热阻增加导致器件沟道电子向缓冲层转移，造成阈值电压漂移依然是增强型功率器件存在的问题。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种环栅增强型AlGaN/GaN功率HEMT器件及其制备方法。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

本发明提供了一种环栅增强型AlGaN/GaN功率HEMT器件，包括：

衬底；

源区部分，设置在所述衬底上的一侧；

漏区部分，设置在所述衬底上的另一侧，且与所述源区部分相对设置；

若干纳米沟道，间隔设置在所述源区部分与所述漏区部分之间，且悬空设置在所述衬底的上方，所述纳米沟道包括自下而上依次层叠设置的第一介质层、GaN沟道层和AlGaN势垒层，所述GaN沟道层和所述AlGaN势垒层形成异质结；

源电极，设置在所述源区部分上；

漏电极，设置在所述漏区部分上；

第二介质层，设置在所述源电极和所述漏电极之间，覆盖所述纳米沟道垂直于所述衬底的两个侧面以及所述纳米沟道的顶面，所述第二介质层和所述第一介质层形成包覆所述异质结外周的环形介质层；

栅电极，包覆在所述环形介质层的外周。

在本发明的一个实施例中，所述源区部分和所述漏区部分均包括自下而上依次层叠设置的NbN层、所述第一介质层、所述GaN沟道层和所述AlGaN势垒层。

在本发明的一个实施例中，所述衬底包括自下而上依次层叠设置的衬底基片、AlN成核层和GaN缓冲层，其中，所述衬底基片为Si衬底、蓝宝石衬底或SiC衬底。

在本发明的一个实施例中，所述第一介质层和所述第二介质层的材料均为AlN材料，其厚度均为10-30nm。

在本发明的一个实施例中，所述GaN沟道层的厚度为20-100nm，所述AlGaN势垒层的厚度为10-30nm，其中，Al的组份为15％-35％，所述NbN层的厚度为20-100nm。

在本发明的一个实施例中，所述纳米沟道的宽度为50-300nm。

本发明还提供了一种环栅增强型AlGaN/GaN功率HEMT器件的制备方法，包括：