[发明专利]基于背栅控制的增强型器件及其制备方法

说明书

本发明揭示了一种基于背栅控制的增强型器件及其制备方法，所述增强型器件包括：衬底；位于衬底上的异质结，异质结包括沟道层及势垒层，沟道层中形成有二维电子气；位于异质结上的介质层；源极、漏极及栅极，所述源极和漏极位于势垒层及部分沟道层中，栅极位于源极和漏极之间的介质层上；背栅，形成于栅极下方区域的衬底上，所述背栅上施加有负偏压以耗尽栅极区域下方的二维电子气，从而将耗尽型器件转变为增强型器件。本发明在常规耗尽型器件的基础上增加背栅结构，通过在背栅上施加负偏压以耗尽栅极区域下方的二维电子气，从而达到载流子沟道常关的效果，将耗尽型器件转变为增强型器件。

技术领域

本发明属于半导体器件及工艺技术领域，具体涉及一种基于背栅控制的增强型器件及其制备方法。

背景技术

氮化镓(GaN)具有禁带宽度大、击穿电场强度大、载流子饱和迁移率高等优点，被广泛应用于高效率、高功率及高耐压的电力电子产品。铝镓氮/氮化镓(AlGaN/GaN)界面可自发极化形成高浓度的载流子，沟道调制机制属于耗尽型(D-mode)，相比之下，增强型(E-mode)功率晶体管具有更广泛的应用。

目前，主流的几种制作氮化镓增强型器件的技术包括栅极凹槽、氟离子注入和p型氮化镓栅极等。栅极凹槽技术需要用到刻蚀工艺，而刻蚀工艺带来的损伤会导致栅极漏电增加且阈值电压不均匀；采用氟离子注入技术会有高场和高温应力下阈值电压的稳定性差的问题；p型氮化镓栅极技术需要额外生长一层p型氮化镓外延，此技术成本较高，p型氮化镓的生长均匀性和镁(Mg)激活是该技术的难点，而且需要刻蚀去除栅极区域以外部分的p型氮化镓，该过程同样会带来刻蚀损伤，导致晶体管界面特性变差，同时，p型氮化镓栅极耐压较低，通常小于+7V，这增加了电路设计的难度。

因此，针对上述技术问题，有必要提供一种基于背栅控制的增强型器件及其制备方法。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于背栅控制的增强型器件及其制备方法。

为了实现上述目的，本发明一实施例提供的技术方案如下：

一种基于背栅控制的增强型器件，，所述增强型器件包括：

衬底；

位于衬底上的异质结，异质结包括沟道层及势垒层，沟道层中形成有二维电子气；

位于异质结上的介质层；

源极、漏极及栅极，所述源极和漏极位于势垒层及部分沟道层中，栅极位于源极和漏极之间的介质层上；

背栅，形成于栅极下方区域的衬底上，所述背栅上施加有负偏压以耗尽栅极区域下方的二维电子气，从而将耗尽型器件转变为增强型器件。

一实施例中，所述栅极下方区域的全部或部分衬底刻蚀形成有背孔，所述背栅形成于背孔内壁上和/或衬底上。

一实施例中，所述衬底厚度为80μm～250μm，背孔深度为10μm～240μm。

一实施例中，所述衬底上还形成有背面金属层，背面金属层与背栅之间通过隔离层进行隔离。

一实施例中，所述背栅、背面金属层及隔离层的厚度为500nm～10000nm；和/或，

所述背栅宽度为2μm～10μm；和/或，

所述隔离层的宽度为1μm～5μm。

一实施例中，所述源极、漏极、栅极、背栅或背面金属层的材质为金属和/或金属化合物，金属包括金、铂、镍、钛、铝、钯、钽、钨、钼中的一种或多种的组合，金属化合物包括氮化钛、氮化钽中的一种或多种的组合；和/或，