[发明专利]GaN HEMT器件制备方法及GaN HEMT器件

说明书

本发明公开了一种GaN HEMT器件制备方法及GaN HEMT器件，制备方法包括：在蓝宝石衬底上生长缓冲层；在缓冲层上生长GaN通道层；在通道层上生长AlGaN阻挡层，且通道层与阻挡层之间的异质结界面处形成2DEG；从阻挡层向下刻蚀至通道层以形成两个凹槽，并分别将源极电极、漏极电极设置在凹槽中；在阻挡层上设置栅极电极；将蓝宝石衬底研磨至厚度小于或等于350μm，及在GaN HEMT器件上远离蓝宝石衬底的一侧形成钝化层；在钝化层的表面设置热扩散层，且热扩散层与2DEG处的有源器件通道区域在器件厚度方向的投影上至少部分重合，兼顾器件在蓝宝石衬底上的正常运行以及热扩散层的导热系数。

技术领域

本发明涉及半导体领域，尤其涉及一种GaN HEMT器件制备方法及GaN HEMT器件。

背景技术

GaN HEMT(高电子迁移率晶体管)结构通常通过MOCVD(Metal-organic ChemicalVapor Deposition，金属有机化合物化学气相沉积)在市售衬底(如硅，碳化硅，蓝宝石甚至单晶GaN)上外延生长。用于消费/工业/汽车电源开关和射频放大器应用的各种低压、高压和高频氮化镓HEMT器件由CMOS兼容工艺模块在4至8英寸晶圆上的晶圆厂制造。用于特定应用的基板材料的选择取决于许多因素，其中导热系数至关重要。

蓝宝石在氮化镓HEMT结构中使用的所有材料(Si、SiC和GaN)中导热率最低。在蓝宝石衬底上制造的任何器件在正常工作期间都会因有源器件传导通道区域产生过多热量而遭受热引起的器件性能下降甚至故障，在这些区域中，高密度电流在漏极侧栅极边缘流动，峰值温度通常超过200℃。

以上背景技术内容的公开仅用于辅助理解本发明的发明构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，也不必然会给出技术教导；在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日之前已经公开的情况下，上述背景技术不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。

发明内容

本发明的目的是提供一种GaN HEMT器件制备方法及GaN HEMT器件，利用热扩散层降低蓝宝石衬底上GaN HEMT器件传导通道峰值温度。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种GaN HEMT器件制备方法，利用热扩散层降低蓝宝石衬底上GaN HEMT器件传导通道峰值温度，所述制备方法包括以下步骤：

在蓝宝石衬底上生长缓冲层，所述缓冲层包括GaN缓冲层或AlGaN缓冲层；

在所述缓冲层上生长GaN通道层；

在所述GaN通道层上生长AlGaN阻挡层，且所述GaN通道层与AlGaN阻挡层之间的异质结界面处形成2DEG；

从所述AlGaN阻挡层向下刻蚀至GaN通道层以形成两个凹槽，并分别将源极电极、漏极电极设置在所述凹槽中；

在所述AlGaN阻挡层上设置栅极电极；

将所述蓝宝石衬底研磨至厚度小于或等于350μm，及在GaN HEMT器件上远离蓝宝石衬底的一侧形成钝化层；以及，

在所述钝化层的表面设置热扩散层，且所述热扩散层与所述2DEG处的有源器件通道区域在器件厚度方向的投影上至少部分重合。

进一步地，承前所述的任一技术方案或多个技术方案的组合，所述有源器件通道区域设有多个有源器件通道；

所述热扩散层与所述有源器件通道一一对应，所述热扩散层设置在对应的有源器件通道内，且所述热扩散层的长度与所述有源器件通道区域的长度一致。

进一步地，承前所述的任一技术方案或多个技术方案的组合，所述热扩散层的厚度小于或等于10μm。