[发明专利]碳化硅基氮化镓器件及其制备方法

说明书

本申请涉及一种碳化硅基氮化镓器件及其制备方法。碳化硅基氮化镓器件包括：半导体衬底以及在半导体衬底的正面依次层叠设置的漂移层、缓冲层、沟道层和势垒层，栅极设于势垒层上，源极设于沟道层上，且设于势垒层的第一侧，中介金属层设于漂移层上，且与缓冲层、沟道层以及势垒层的第二侧接触。漏极设于半导体衬底的背面。本申请通过将漏极设置在半导体衬底的背面，并通过中介金属层连接二维电子气与漂移层，使得源极依次通过二维电子气、中介金属层、漂移层和半导体衬底与漏极连接，在仍具备HEMT器件的高速通断特性的前提下，通过漂移层和半导体衬底提高了器件的耐电高压的能力。

技术领域

本申请属于高电子迁移率晶体管技术领域，尤其涉及一种碳化硅基氮化镓器件及其制备方法。

背景技术

目前，氮化镓是一种新型的第三代半导体材料，具备许多优异的特性，是未来发展功率半导体的主流，可以用于构造高电子迁移率晶体管(High Electron MobilityTransistor；HEMT)器件。与氮化镓搭配的目前常用的衬底各有其优缺点，其中，碳化硅虽然成本昂贵可以使氮化镓晶格错位大幅降低，提高良率与器件性能。

但现有的以碳化硅为衬底的氮化镓功率开关管还存在着耐高电压的能力较差的问题。氮化镓功率开关管中的二维电子气(2DEG；Two-Dimensional Electron Gas)在被施加较高的反向电压的情况下，二维电子气容易被击穿或误导通。

发明内容

本申请的目的在于提供一种碳化硅基氮化镓器件及其制备方法，旨在解决传统的由氮化镓和碳化硅构造的功率开关管存在的耐高电压的能力较差的问题。

本申请实施例的第一方面提供了一种碳化硅基氮化镓器件，包括：半导体衬底；在所述半导体衬底的正面依次层叠设置的漂移层、缓冲层、沟道层和势垒层；栅极，设于所述势垒层上；源极，设于所述沟道层上，且设于所述势垒层的第一侧；中介金属层，设于所述漂移层上，且与所述缓冲层、所述沟道层以及所述势垒层的第二侧接触；其中，所述势垒层的第二侧与所述势垒层的第一侧相对；漏极，设于所述半导体衬底的背面。

其中一实施例中，还包括P型盖帽层；所述P型盖帽层设于所述势垒层与所述栅极之间。

其中一实施例中，所述源极包括填充金属层和连接金属层；所述填充金属层自所述势垒层的上表面延伸至所述缓冲层；所述连接金属层设置在所述势垒层的上方并与所述填充金属层连接。

其中一实施例中，所述栅极的材料为肖特基金属，所述源极和所述漏极的材料为欧姆金属。

其中一实施例中，所述半导体衬底和所述漂移层均为N型碳化硅。

其中一实施例中，所述漂移层中的N型掺杂离子的浓度小于所述半导体衬底中的N型掺杂离子的浓度。

其中一实施例中，所述沟道层的材料为氮化镓。

其中一实施例中，所述势垒层的材料为氮化铝镓。

其中一实施例中，所述P型盖帽层的材料为P型氮化镓。

本申请实施例的第二方面提供了一种碳化硅基氮化镓器件的制备方法，包括：在半导体衬底的正面依次形成漂移层、缓冲层、沟道层、势垒层和P型盖帽层；刻蚀所述P型盖帽层的边缘；对所述势垒层的第一侧进行刻蚀，直至暴露所述沟道层，以形成第一沟槽；对所述势垒层的第二侧以及对应的所述沟道层和所述缓冲层进行刻蚀，直至暴露所述漂移层，以形成第二沟槽；在所述第一沟槽填充金属材料形成源极，在所述第二沟槽填充金属材料形成中介金属层，并在所述P型盖帽层上形成栅极；在所述半导体衬底的背面构造漏极。