[发明专利]一种GaN半导体器件及其制备方法

说明书

本发明公开了一种GaN半导体器件及其制备方法，涉及半导体器件技术领域，本发明一种GaN半导体器件包括自下而上依次设置的衬底、设置在衬底上的GaN通道层、设置在GaN通道层上的InGaN插入层和设置在InGaN插入层上的InAIN阻挡层，InAIN阻挡层上光刻出源级区域和漏极区域，源级区域和漏极区域设置有栅极区域，源级区域设有源级、漏极区域设有漏极、栅极区域设有栅极，源级、漏极和栅极一步成型。本发明为一种GaN半导体器件及其制备方法，能够避免因为InAlN的合金散射显著降低2DEG的迁移率，使GaN HEMT器件的迁移率得到显著提高，提高GaN HEMT功率转换和电源管理效率，由改变InGaN插入层中In成分比例调节GaN HEMT器件的带隙宽度，进而调节GaN HEMT器件的击穿电压，以满足不同应用场景的功率需求。

技术领域

本发明涉及半导体器件技术领域，特别涉及一种GaN半导体器件及其制备方法。

背景技术

氮化镓高电子迁移率晶体管GaN HEMT(High Electron Mobility Transistors)，目前主要用于高耐压和高输出器件中。其中，由于InAlN在组成区域具有很高的自发极化，在GaN通道层上以InAlN为阻挡层的GaN HEMT，可以实现浓度更高的二维电子气体(2DEG)，因此在近年来得到了广泛应用。

AlGaN/GaN异质结结构是GaN功率三极管最常用的结构之一，由于强烈的自发极化和压电极化，AlGaN/GaN异质结界面会形成10¹³cm^-2量级的高浓度二维电子气(2DEG)，2DEG具有很高的电子迁移率，非常适合高功率和射频应用。

然而，现有的InAlN具有高的合金散射，在GaN上形成的InAlN阻挡层，其合金散射也会显著降低2DEG的迁移率，影响GaN HEMT器件性能，因此，需要一种新的GaN半导体器件结构，提高GaN HEMT功率转换，从而需要提供一种GaN半导体器件及其制备方法。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种GaN半导体器件及其制备方法，可以有效解决背景技术现有的InAlN具有高的合金散射，在GaN上形成的InAlN阻挡层，其合金散射也会显著降低2DEG的迁移率，影响GaN HEMT器件性能，因此，需要一种新的GaN半导体器件结构，提高GaN HEMT功率转换的问题。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种GaN半导体器件，包括自下而上依次设置的衬底、设置在衬底上的GaN通道层、设置在GaN通道层上的InGaN插入层和设置在InGaN插入层上的InAIN阻挡层，所述InAIN阻挡层上光刻出源级区域和漏极区域，源级区域和漏极区域设置有栅极区域，所述源级区域设有源级、漏极区域设有漏极、栅极区域设有栅极，所述源级、漏极和栅极一步成型。

优选地，所述衬底所用材料为SiC，所述GaN通道层的生长采用TMGa为Ga源和NH3气体的混合气体作为原料，SiC材料制作的衬底晶格常数与GaN非常接近，晶格失配仅仅为4％，导热率高散热性良好，并且具有导电性，可以在SiC上方和底部直接制作电极从而形成垂直型SiC器件。

优选地，所述InGaN插入层的生长，采用AI源的TMAI气体或TEAI气体和作为N源的NH3作为原料。

优选地，所述InAIN阻挡层的生长，采用TMIn气体、TMAI气体和NH3气体的混合气体作为原料。

优选地，所述源极、漏极和栅极所用材质均为钛、铝、镍、金、铂、铱、钼、钽、铌、钴、锆、钨或氮化钛等中的至少一种，所述源极、漏极和栅极的结构相同。

一种GaN半导体器件的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：

S1：衬底：通过SiC材料获取SiC衬底；

S2：GaN通道层：在S1步骤提供的SiC衬底上生长形成GaN通道层；