CN106783612A - 增强型GaN基功率晶体管器件及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种增强型GaN基功率晶体管器件及其制作方法。所述方法包括:在衬底上生长第一轻掺杂N型GaN外延层;在第一轻掺杂N型GaN外延层上生长P型GaN外延层;对P型GaN外延层和第一轻掺杂N型GaN外延层刻蚀,形成贯穿P型GaN外延层或贯穿P型GaN外延层并伸入第一轻掺杂N型GaN外延层的刻蚀图形;在所述P型GaN外延层上生长第二轻掺杂N型GaN外延层;在第二轻掺杂N型GaN外延层上生长Al(In,Ga)N薄势垒层,形成薄势垒Al(In,Ga)N/GaN异质结构;在薄势垒异质结构上生长钝化层。采用外延技术形成薄势垒异质结构,避免了采用槽栅刻蚀技术来减小势垒层厚度的问题,在薄势垒层表面淀积钝化层,有效提高了薄势垒异质结构势垒栅极区域以外的二维电子气密度。
Description
技术领域
本发明涉及半导体器件技术领域,尤其涉及一种增强型GaN基功率晶体管器件及其制作方法。
背景技术
随着人们对半导体器件要求的提高,GaN基功率晶体管器件以其独特的能带特点和优异的电学、光学性质受到了越来越多的关注。GaN基功率晶体管器件通常利用AlGaN/GaN异质结中的二维电子气工作,这样器件具有导通电阻小和开关速度快等优点,但在这种结构不利于增强型GaN基功率晶体管器件的实现。
常用的实现增强型GaN基功率晶体管器件的方法是采用栅槽刻蚀技术,将薄势垒层厚度(20nm左右)减小到5nm以下,使栅极以下区域中二维电子气耗尽,从而实现增强型功率晶体管器件。但栅槽刻蚀技术重复性较差,且刻蚀深度难以精确控制。
在实现本发明的过程中,发明人发现现有技术中至少存在如下技术问题:由于GaN基功率晶体管器件的薄势垒层较厚,借助于槽栅刻蚀技术减小薄势垒层厚度时,工艺重复性差,且难以精确控制对薄势垒层的刻蚀深度。
发明内容
本发明提供的增强型GaN基功率晶体管器件及其制作方法,采用外延技术形成了5nm以下的Al(In,Ga)N薄势垒异质结构,避免了采用槽栅刻蚀技术来减小势垒层厚度的问题,且在薄势垒层表面淀积钝化层,有效提高了薄势垒Al(In,Ga)N/GaN异质结构势垒栅极区域以外的二维电子气密度。
第一方面,本发明提供一种增强型GaN基功率晶体管器件的制作方法,包括:
在重掺杂N型GaN衬底上方生长第一轻掺杂N型GaN外延层;
在所述第一轻掺杂N型GaN外延层上方生长P型GaN外延层;
对所述P型GaN外延层和所述第一轻掺杂N型GaN外延层进行刻蚀,以形成贯穿于所述P型GaN外延层或贯穿于所述P型GaN外延层并伸入所述第一轻掺杂N型GaN外延层的刻蚀图形;
在含有所述刻蚀图形的P型GaN外延层上方生长第二轻掺杂N型GaN外延层;
在所述第二轻掺杂N型GaN外延层上方生长Al(In,Ga)N薄势垒层,所述Al(In,Ga)N薄势垒层同所述第二轻掺杂N型GaN外延层形成了薄势垒Al(In,Ga)N/GaN异质结构;
在所述薄势垒Al(In,Ga)N/GaN异质结构上方生长钝化层;
制作栅极、源极和漏极,以形成所述增强型GaN基功率晶体管器件。
可选地,在所述第二轻掺杂N型GaN外延层上方生长Al(In,Ga)N薄势垒层包括:
利用金属有机化合物化学气相沉积法、分子束外延法或者氢化物气相外延法在所述第二轻掺杂N型GaN外延层上方生长Al(In,Ga)N薄势垒层;
其中所述Al(In,Ga)N薄势垒层为AlGaN、AlInN或者InGaN三元合金层,或者AlInGaN四元合金层,所述Al(In,Ga)N薄势垒层的厚度为0.5nm至5nm。
可选地,所述在第一轻掺杂N型GaN外延层上方生长P型GaN外延层包括:
利用金属有机化合物化学气相沉积法、分子束外延法或者氢化物气相外延法在所述第一轻掺杂N型GaN外延层上方生长所述P型GaN外延层。
可选地,所述在含有所述刻蚀图形的P型GaN外延层上方生长第二轻掺杂N型GaN外延层包括:
利用金属有机化合物化学气相沉积法、分子束外延法或者氢化物气相外延法在含有所述刻蚀图形的P型GaN外延层上方生长第二轻掺杂N型GaN外延层。
可选地,所述在所述薄势垒Al(In,Ga)N/GaN异质结构上方生长钝化层包括:
利用金属有机化合物化学气相沉积法、低压力化学气相沉积法、等离子体增强化学气相沉积法或原子层沉积法在所述薄势垒Al(In,Ga)N/GaN异质结构上方生长钝化层;
其中,所述钝化层为氮化硅、二氧化硅、氮化铝或GaN。
可选地,所述制作栅极、源极和漏极包括:
对所述钝化层的中间位置进行刻蚀以形成贯穿于所述钝化层的栅极区域,在所述栅极区域的表面覆盖栅极绝缘层,并在所述栅极绝缘层上方沉积接触金属作为所述增强型GaN基功率晶体管器件的栅极;
对所述钝化层、所述薄势垒Al(In,Ga)N/GaN异质结构和所述第二轻掺杂N型GaN外延层的两端位置进行刻蚀以形成贯穿于所述钝化层和所述Al(In,Ga)N薄势垒层并伸入所述第二轻掺杂N型GaN外延层中的源极区域或者贯穿于所述钝化层和所述薄势垒Al(In,Ga)N/GaN异质结构的源极区域,并在所述源极区域沉积接触金属作为所述增强型GaN基功率晶体管器件的源极,其中,所述源极既可以通过注入硅、铬或硒形成高掺杂层与所述P型GaN外延层相连,也可以通过刻蚀使所述源极与所述P型GaN外延层直接相连;
在所述重掺杂N型GaN衬底下方沉积接触金属作为所述增强型GaN基功率晶体管器件的漏极。
第二方面,本发明提供一种增强型GaN基功率晶体管器件,包括:重掺杂N型GaN衬底、所述重掺杂N型GaN衬底上方生长出的第一轻掺杂N型GaN外延层、所述第一轻掺杂N型GaN外延层上方生长出的P型GaN外延层、所述P型GaN外延层上方生长出的第二轻掺杂N型GaN外延层、贯穿于所述P型GaN外延层或贯穿于所述P型GaN外延层并伸入所述第一轻掺杂N型GaN外延层中的刻蚀图形、所述第二轻掺杂N型GaN外延层上方生长出的Al(In,Ga)N薄势垒层、所述Al(In,Ga)N薄势垒层同所述第二轻掺杂N型GaN外延层形成的薄势垒Al(In,Ga)N/GaN异质结构、所述薄势垒Al(In,Ga)N/GaN异质结构上方生长出的钝化层以及栅极、源极和漏极。
可选地,在所述第二轻掺杂N型GaN外延层上方生长Al(In,Ga)N薄势垒层包括:
利用金属有机化合物化学气相沉积法、分子束外延法或者氢化物气相外延法在所述第二轻掺杂N型GaN外延层上方生长Al(In,Ga)N薄势垒层;
其中所述Al(In,Ga)N薄势垒层为AlGaN、AlInN或者InGaN三元合金层,或者AlInGaN四元合金层,所述Al(In,Ga)N薄势垒层的厚度为0.5nm至5nm。
可选地,所述薄势垒Al(In,Ga)N/GaN异质结构上方生长出的钝化层是利用金属有机化合物化学气相沉积法、低压力化学气相沉积法、等离子体增强化学气相沉积法或原子层沉积法形成的;
其中,所述钝化层为氮化硅、二氧化硅、氮化铝或GaN。
可选地,所述栅极的形成方式为:
对所述钝化层的中间位置进行刻蚀以形成贯穿于所述钝化层的栅极区域,在所述栅极区域的表面覆盖栅极绝缘层,并在所述栅极绝缘层上方沉积接触金属作为所述增强型GaN基功率晶体管器件的栅极;
所述源极的形成方式为:
对所述钝化层、所述薄势垒Al(In,Ga)N/GaN异质结构和所述第二轻掺杂N型GaN外延层的两端位置进行刻蚀以形成贯穿于所述钝化层和所述Al(In,Ga)N薄势垒层并伸入所述第二轻掺杂N型GaN外延层中的源极区域或者贯穿于所述钝化层和所述薄势垒Al(In,Ga)N/GaN异质结构的源极区域,并在所述源极区域沉积接触金属作为所述增强型GaN基功率晶体管器件的源极,其中,所述源极既可以通过注入硅、铬或硒形成高掺杂层与所述P型GaN外延层相连,也可以通过刻蚀使所述源极与所述P型GaN外延层直接相连;
所述漏极的形成方式为:
在所述重掺杂N型GaN衬底下方沉积接触金属作为所述增强型GaN基功率晶体管器件的漏极。
附图说明
图1为本发明一实施例增强型GaN基功率晶体管器件的制作方法的流程图;
图2为本发明另一实施例增强型GaN基功率晶体管器件的制作方法的流程图;
图3为本发明一实施例增强型GaN基功率晶体管器件的结构示意图;
图4为本发明另一实施例增强型GaN基功率晶体管器件的的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
本发明提供一种增强型GaN基功率晶体管器件的制作方法,如图1所示,本实施例是以形成贯穿于所述P型GaN外延层的刻蚀图形,以及形成贯穿于所述钝化层和所述Al(In,Ga)N薄势垒层并伸入所述第二轻掺杂N型GaN外延层中的源极区域为例进行说明的,所述方法包括:
S11、在重掺杂N型GaN衬底101上方生长第一轻掺杂N型GaN外延层102。
S12、在所述第一轻掺杂N型GaN外延层102上方生长P型GaN外延层103。
可选地,所述P型GaN外延层103的厚度小于所述第一轻掺杂N型GaN外延层的厚度。
可选地,所述在第一轻掺杂N型GaN外延层102上方生长P型GaN外延层103包括:
利用金属有机化合物化学气相沉积法、分子束外延法或者氢化物气相外延法在所述第一轻掺杂N型GaN外延层102上方生长所述P型GaN外延层103。
S13、对所述P型GaN外延层103和所述第一轻掺杂N型GaN外延层102进行刻蚀,以形成贯穿于所述P型GaN外延层103的刻蚀图形。
S14、在含有所述刻蚀图形的P型GaN外延层103上方生长第二轻掺杂N型GaN外延层104。
可选地,所述在含有所述刻蚀图形的P型GaN外延层103上方生长第二轻掺杂N型GaN外延层104包括:
利用金属有机化合物化学气相沉积法、分子束外延法或者氢化物气相外延法在含有所述刻蚀图形的P型GaN外延层103上方生长第二轻掺杂N型GaN外延层104。
S15、在所述第二轻掺杂N型GaN外延层104上方生长Al(In,Ga)N薄势垒层105,所述Al(In,Ga)N薄势垒层105同所述第二轻掺杂N型GaN外延层104形成了薄势垒Al(In,Ga)N/GaN异质结构。
可选地,在所述第二轻掺杂N型GaN外延层104上方生长Al(In,Ga)N薄势垒层105包括:
利用金属有机化合物化学气相沉积法、分子束外延法或者氢化物气相外延法在所述第二轻掺杂N型GaN外延层104上方生长Al(In,Ga)N薄势垒层105;
其中所述Al(In,Ga)N薄势垒层105为AlGaN、AlInN或者InGaN三元合金层,或者AlInGaN四元合金层,所述Al(In,Ga)N薄势垒层105的厚度为0.5nm至5nm。
S16、在所述薄势垒Al(In,Ga)N/GaN异质结构上方生长钝化层106。
可选地,所述在所述薄势垒Al(In,Ga)N/GaN异质结构上方生长钝化层106包括:
利用金属有机化合物化学气相沉积法、低压力化学气相沉积法、等离子体增强化学气相沉积法或原子层沉积法在所述薄势垒Al(In,Ga)N/GaN异质结构上方生长钝化层106;
其中,所述钝化层106为氮化硅、二氧化硅、氮化铝或GaN。
S17、制作栅极107、源极108和漏极109,以形成所述增强型GaN基功率晶体管器件。
可选地,所述制作栅极107、源极108和漏极109包括:
对所述钝化层106的中间位置进行刻蚀以形成贯穿于所述钝化层106的栅极107区域,在所述栅极107区域的表面覆盖栅极绝缘层110,并在所述栅极107绝缘层110上方沉积接触金属作为所述增强型GaN基功率晶体管器件的栅极107;
对所述钝化层106、所述薄势垒Al(In,Ga)N/GaN异质结构和所述第二轻掺杂N型GaN外延层104的两端位置进行刻蚀以形成贯穿于所述钝化层106和所述Al(In,Ga)N薄势垒层并伸入所述第二轻掺杂N型GaN外延层104中的源极108区域,并在所述源极108区域沉积接触金属作为所述增强型GaN基功率晶体管器件的源极108,其中,所述源极108既可以通过注入硅、铬或硒形成高掺杂层与所述P型GaN外延层103相连,也可以通过刻蚀使所述源极108与所述P型GaN外延层103直接相连;
在所述重掺杂N型GaN衬底101下方沉积接触金属作为所述增强型GaN基功率晶体管器件的漏极109。
本发明实施例提供的增强型GaN基功率晶体管器件的制作方法,采用外延技术形成了5nm以下的Al(In,Ga)N薄势垒异质结构,避免了采用槽栅刻蚀技术来减小势垒层厚度的问题,同时通过在Al(In,Ga)N薄势垒层表面淀积钝化层,有效提高了薄势垒Al(In,Ga)N/GaN异质结构势垒栅极区域以外的二维电子气密度。
如图2所示,本发明实施例提供一种增强型GaN基功率晶体管器件的制作方法,本实施例是以形成贯穿于所述P型GaN外延层并伸入所述第一轻掺杂N型GaN外延层的刻蚀图形,以及贯穿于所述钝化层和所述薄势垒Al(In,Ga)N/GaN异质结构的源极区域为例进行说明的,所述方法包括:
S21、在重掺杂N型GaN衬底101上方生长第一轻掺杂N型GaN外延层102。
S22、在所述第一轻掺杂N型GaN外延层102上方生长P型GaN外延层103。
可选地,所述P型GaN外延层103的厚度小于所述第一轻掺杂N型GaN外延层102的厚度。
可选地,所述在第一轻掺杂N型GaN外延层102上方生长P型GaN外延层103包括:
利用金属有机化合物化学气相沉积法、分子束外延法或者氢化物气相外延法在所述第一轻掺杂N型GaN外延层102上方生长所述P型GaN外延层103。
S23、对所述P型GaN外延层103和所述第一轻掺杂N型GaN外延层102进行刻蚀,以形成贯穿于所述P型GaN外延层并伸入所述第一轻掺杂N型GaN外延层103的刻蚀图形。
S24、在含有所述刻蚀图形的P型GaN外延层103上方生长第二轻掺杂N型GaN外延层104。
可选地,所述在含有所述刻蚀图形的P型GaN外延层103上方生长第二轻掺杂N型GaN外延层104包括:
利用金属有机化合物化学气相沉积法、分子束外延法或者氢化物气相外延法在含有所述刻蚀图形的P型GaN外延层103上方生长第二轻掺杂N型GaN外延层104。
S25、在所述第二轻掺杂N型GaN外延层104上方生长Al(In,Ga)N薄势垒层105,所述Al(In,Ga)N薄势垒层105同所述第二轻掺杂N型GaN外延层104形成了薄势垒Al(In,Ga)N/GaN异质结构。
可选地,在所述第二轻掺杂N型GaN外延层104上方生长Al(In,Ga)N薄势垒层105包括:
利用金属有机化合物化学气相沉积法、分子束外延法或者氢化物气相外延法在所述第二轻掺杂N型GaN外延层104上方生长Al(In,Ga)N薄势垒层105;
其中所述Al(In,Ga)N薄势垒层105为AlGaN、AlInN或者InGaN三元合金层,或者AlInGaN四元合金层,所述Al(In,Ga)N薄势垒层105的厚度为0.5nm至5nm。
S26、在所述薄势垒Al(In,Ga)N/GaN异质结构上方生长钝化层106。
可选地,所述在所述薄势垒Al(In,Ga)N/GaN异质结构上方生长钝化层106包括:
利用金属有机化合物化学气相沉积法、低压力化学气相沉积法、等离子体增强化学气相沉积法或原子层沉积法在所述薄势垒Al(In,Ga)N/GaN异质结构上方生长钝化层106;
其中,所述钝化层106为氮化硅、二氧化硅、氮化铝或GaN。
S27、制作栅极107、源极108和漏极109,以形成所述增强型GaN基功率晶体管器件。
可选地,所述制作栅极107、源极108和漏极109包括:
对所述钝化层106的中间位置进行刻蚀以形成贯穿于所述钝化层106的栅极107区域,在所述栅极107区域的表面覆盖栅极绝缘层110,并在所述栅极107绝缘层110上方沉积接触金属作为所述增强型GaN基功率晶体管器件的栅极108;
对所述钝化层106、所述薄势垒Al(In,Ga)N/GaN异质结构层105和所述第二轻掺杂N型GaN外延层104的两端位置进行刻蚀以形成贯穿于所述钝化层106和所述薄势垒Al(In,Ga)N/GaN异质结构的源极108区域,并在所述源极108区域沉积接触金属作为所述增强型GaN基功率晶体管器件的源极108,
其中,所述器件源极108区域在贯穿所述钝化层106、所述薄势垒层105和所述第二轻掺杂N型GaN外延层104后,通过注入硅、铬或硒形成高掺杂层与所述P型GaN外延层103相连,也可以通过刻蚀使源极108金属使其与所述P型GaN外延层103直接相连。
在所述重掺杂N型GaN衬底下方101沉积接触金属作为所述增强型GaN基功率晶体管器件的漏极109。
本发明实施例提供的增强型GaN基功率晶体管器件的制作方法,采用外延技术形成了5nm以下的Al(In,Ga)N薄势垒异质结构,避免了采用槽栅刻蚀技术来减小势垒层厚度的问题,同时通过在Al(In,Ga)N薄势垒层表面淀积钝化层,有效提高了薄势垒Al(In,Ga)N/GaN异质结构势垒栅极区域以外的二维电子气密度。
本发明实施例还提供一种增强型GaN基功率晶体管器件,这里以形成贯穿于所述P型GaN外延层的刻蚀图形,以及形成贯穿于所述钝化层和所述Al(In,Ga)N薄势垒层并伸入所述第二轻掺杂N型GaN外延层中的源极区域为例进行说明如图3所示,所述器件包括:
重掺杂N型GaN衬底101、所述重掺杂N型GaN衬底101上方生长出的第一轻掺杂N型GaN外延层102、所述第一轻掺杂N型GaN外延层102上方生长出的P型GaN外延层103、所述P型GaN外延层103上方生长出的第二轻掺杂N型GaN外延层104、贯穿于所述P型GaN外延层103的刻蚀图形、所述第二轻掺杂N型GaN外延层104上方生长出的Al(In,Ga)N薄势垒层105、所述Al(In,Ga)N薄势垒层105同所述第二轻掺杂N型GaN外延层104形成的薄势垒Al(In,Ga)N/GaN异质结构、所述薄势垒Al(In,Ga)N/GaN异质结构上方生长出的钝化层106以及栅极107、源极108和漏极109。
本发明实施例提供的增强型GaN基功率晶体管器件,采用外延技术形成了5nm以下的Al(In,Ga)N薄势垒异质结构,避免了采用槽栅刻蚀技术来减小势垒层厚度的问题,同时通过在Al(In,Ga)N薄势垒层表面淀积钝化层,有效提高了薄势垒Al(In,Ga)N/GaN异质结构势垒栅极区域以外的二维电子气密度。
可选地,在所述第二轻掺杂N型GaN外延层104上方生长Al(In,Ga)N薄势垒层105包括:
利用金属有机化合物化学气相沉积法、分子束外延法或者氢化物气相外延法在所述第二轻掺杂N型GaN外延层104上方生长Al(In,Ga)N薄势垒层105;
其中所述Al(In,Ga)N薄势垒层105为AlGaN、AlInN或者InGaN三元合金层,或者AlInGaN四元合金层,所述Al(In,Ga)N薄势垒层105的厚度为0.5nm至5nm。
可选地,所述第一轻掺杂N型GaN外延层102上方生长出P型GaN外延层103是利用金属有机化合物化学气相沉积法、分子束外延法或者氢化物气相外延法形成的。
可选地,所述第二轻掺杂N型GaN外延层104上方生长出的Al(In,Ga)N薄势垒层105是利用金属有机化合物化学气相沉积法、分子束外延法或者氢化物气相外延法形成的。
可选地,所述P型GaN外延层103的厚度小于所述第一轻掺杂N型GaN外延层102的厚度。
可选地,所述薄势垒Al(In,Ga)N/GaN异质结构上方生长出的钝化层106是利用金属有机化合物化学气相沉积法、低压力化学气相沉积法、等离子体增强化学气相沉积法或原子层沉积法形成的;
其中,所述钝化层106为多晶氮化硅、多晶二氧化硅或极性氮化铝。
可选地,所述栅极107的形成方式为:
对所述钝化层106的中间位置进行刻蚀以形成贯穿于所述钝化层106的栅极107区域,在所述栅极107区域的表面覆盖栅极绝缘层110,并在所述栅极绝缘层110上方沉积接触金属作为所述增强型GaN基功率晶体管器件的栅极107;
所述源极108的形成方式为:
对所述钝化层106、所述薄势垒Al(In,Ga)N/GaN异质结构和所述第二轻掺杂N型GaN外延层104的两端位置进行刻蚀以形成贯穿于所述钝化层106和所述Al(In,Ga)N薄势垒层105并伸入所述第二轻掺杂N型GaN外延层104中的源极108区域,并在所述源极108区域沉积接触金属作为所述增强型GaN基功率晶体管器件的源极108,其中,所述源极108既可以通过注入硅、铬或硒形成高掺杂层与所述P型GaN外延层103相连,也可以通过刻蚀使所述源极108与所述P型GaN外延层103直接相连;
所述漏极109的形成方式为:
在所述重掺杂N型GaN衬底101下方沉积接触金属作为所述增强型GaN基功率晶体管器件的漏极109。
本发明实施例还提供一种增强型GaN基功率晶体管器件,这里以形成贯穿于所述P型GaN外延层并伸入所述第一轻掺杂N型GaN外延层的刻蚀图形以及形成贯穿于所述钝化层和所述薄势垒Al(In,Ga)N/GaN异质结构的源极区域为例进行说明如图4所示,所述器件包括:
重掺杂N型GaN衬底101、所述重掺杂N型GaN衬底101上方生长出的第一轻掺杂N型GaN外延层102、所述第一轻掺杂N型GaN外延层102上方生长出的P型GaN外延层103、所述P型GaN外延层103上方生长出的第二轻掺杂N型GaN外延层104、贯穿于所述P型GaN外延层103并伸入所述第一轻掺杂N型GaN外延层102中的刻蚀图形、所述第二轻掺杂N型GaN外延层104上方生长出的Al(In,Ga)N薄势垒层105、所述Al(In,Ga)N薄势垒层105同所述第二轻掺杂N型GaN外延层104形成的薄势垒Al(In,Ga)N/GaN异质结构、所述薄势垒Al(In,Ga)N/GaN异质结构上方生长出的钝化层106以及栅极107、源极108和漏极109。
可选地,在所述第二轻掺杂N型GaN外延层104上方生长Al(In,Ga)N薄势垒层105包括:
利用金属有机化合物化学气相沉积法、分子束外延法或者氢化物气相外延法在所述第二轻掺杂N型GaN外延层104上方生长Al(In,Ga)N薄势垒层105;
其中所述Al(In,Ga)N薄势垒层105为AlGaN、AlInN或者InGaN三元合金层,或者AlInGaN四元合金层,所述Al(In,Ga)N薄势垒层105的厚度为0.5nm至5nm。
可选地,所述薄势垒Al(In,Ga)N/GaN异质结构上方生长出的钝化层106是利用金属有机化合物化学气相沉积法、低压力化学气相沉积法、等离子体增强化学气相沉积法或原子层沉积法形成的;
其中,所述钝化层106为多晶氮化硅、多晶二氧化硅或极性氮化铝。
可选地,所述栅极107的形成方式为:
对所述钝化层106的中间位置进行刻蚀以形成贯穿于所述钝化层106的栅极107区域,在所述栅极107区域的表面覆盖栅极绝缘层110,并在所述栅极绝缘层110上方沉积接触金属作为所述增强型GaN基功率晶体管器件的栅极107;
所述源极108的形成方式为:
对所述钝化层106、所述薄势垒Al(In,Ga)N/GaN异质结构和所述第二轻掺杂N型GaN外延层104的两端位置进行刻蚀以形成贯穿于所述钝化层106和所述薄势垒Al(In,Ga)N/GaN异质结构的源极108区域,并在所述源极108区域沉积接触金属作为所述增强型GaN基功率晶体管器件的源极108,其中,所述源极既可以通过注入硅、铬或硒形成高掺杂层与所述P型GaN外延层相连,也可以通过刻蚀使所述源极与所述P型GaN外延层直接相连;
所述漏极109的形成方式为:
在所述重掺杂N型GaN衬底101下方沉积接触金属作为所述增强型GaN基功率晶体管器件的漏极109。
以上所述,仅为本发明的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种增强型GaN基功率晶体管器件的制作方法,其特征在于,包括:
在重掺杂N型GaN衬底上方生长第一轻掺杂N型GaN外延层;
在所述第一轻掺杂N型GaN外延层上方生长P型GaN外延层;
对所述P型GaN外延层和所述第一轻掺杂N型GaN外延层进行刻蚀,以形成贯穿于所述P型GaN外延层或贯穿于所述P型GaN外延层并伸入所述第一轻掺杂N型GaN外延层的刻蚀图形;
在含有所述刻蚀图形的P型GaN外延层上方生长第二轻掺杂N型GaN外延层;
在所述第二轻掺杂N型GaN外延层上方生长Al(In,Ga)N薄势垒层,所述Al(In,Ga)N薄势垒层同所述第二轻掺杂N型GaN外延层形成了薄势垒Al(In,Ga)N/GaN异质结构;
在所述薄势垒Al(In,Ga)N/GaN异质结构上方生长钝化层;
制作栅极、源极和漏极,以形成所述增强型GaN基功率晶体管器件。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,在所述第二轻掺杂N型GaN外延层上方生长Al(In,Ga)N薄势垒层包括:
利用金属有机化合物化学气相沉积法、分子束外延法或者氢化物气相外延法在所述第二轻掺杂N型GaN外延层上方生长Al(In,Ga)N薄势垒层;
其中所述Al(In,Ga)N薄势垒层为AlGaN、AlInN或者InGaN三元合金层,或者AlInGaN四元合金层,所述Al(In,Ga)N薄势垒层的厚度为0.5nm至5nm。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述在第一轻掺杂N型GaN外延层上方生长P型GaN外延层包括:
利用金属有机化合物化学气相沉积法、分子束外延法或者氢化物气相外延法在所述第一轻掺杂N型GaN外延层上方生长所述P型GaN外延层。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述在含有所述刻蚀图形的P型GaN外延层上方生长第二轻掺杂N型GaN外延层包括:
利用金属有机化合物化学气相沉积法、分子束外延法或者氢化物气相外延法在含有所述刻蚀图形的P型GaN外延层上方生长第二轻掺杂N型GaN外延层。
5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述在所述薄势垒Al(In,Ga)N/GaN异质结构上方生长钝化层包括:
利用金属有机化合物化学气相沉积法、低压力化学气相沉积法、等离子体增强化学气相沉积法或原子层沉积法在所述薄势垒Al(In,Ga)N/GaN异质结构上方生长钝化层;
其中,所述钝化层为氮化硅、二氧化硅、氮化铝或GaN。
6.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述制作栅极、源极和漏极包括:
对所述钝化层的中间位置进行刻蚀以形成贯穿于所述钝化层的栅极区域,在所述栅极区域的表面覆盖栅极绝缘层,并在所述栅极绝缘层上方沉积接触金属作为所述增强型GaN基功率晶体管器件的栅极;
对所述钝化层、所述薄势垒Al(In,Ga)N/GaN异质结构和所述第二轻掺杂N型GaN外延层的两端位置进行刻蚀以形成贯穿于所述钝化层和所述Al(In,Ga)N薄势垒层并伸入所述第二轻掺杂N型GaN外延层中的源极区域或者贯穿于所述钝化层和所述薄势垒Al(In,Ga)N/GaN异质结构的源极区域,并在所述源极区域沉积接触金属作为所述增强型GaN基功率晶体管器件的源极,其中,所述源极既可以通过注入硅、铬或硒形成高掺杂层与所述P型GaN外延层相连,也可以通过刻蚀使所述源极与所述P型GaN外延层直接相连;
在所述重掺杂N型GaN衬底下方沉积接触金属作为所述增强型GaN基功率晶体管器件的漏极。
7.一种增强型GaN基功率晶体管器件,其特征在于,包括:重掺杂N型GaN衬底、所述重掺杂N型GaN衬底上方生长出的第一轻掺杂N型GaN外延层、所述第一轻掺杂N型GaN外延层上方生长出的P型GaN外延层、所述P型GaN外延层上方生长出的第二轻掺杂N型GaN外延层、贯穿于所述P型GaN外延层或贯穿于所述P型GaN外延层并伸入所述第一轻掺杂N型GaN外延层中的刻蚀图形、所述第二轻掺杂N型GaN外延层上方生长出的Al(In,Ga)N薄势垒层、所述Al(In,Ga)N薄势垒层同所述第二轻掺杂N型GaN外延层形成的薄势垒Al(In,Ga)N/GaN异质结构、所述薄势垒Al(In,Ga)N/GaN异质结构上方生长出的钝化层以及栅极、源极和漏极。
8.根据权利要求7所述的器件,其特征在于,在所述第二轻掺杂N型GaN外延层上方生长Al(In,Ga)N薄势垒层包括:
利用金属有机化合物化学气相沉积法、分子束外延法或者氢化物气相外延法在所述第二轻掺杂N型GaN外延层上方生长Al(In,Ga)N薄势垒层;
其中所述Al(In,Ga)N薄势垒层为AlGaN、AlInN或者InGaN三元合金层,或者AlInGaN四元合金层,所述Al(In,Ga)N薄势垒层的厚度为0.5nm至5nm。
9.根据权利要求7所述的器件,其特征在于,所述薄势垒Al(In,Ga)N/GaN异质结构上方生长出的钝化层是利用金属有机化合物化学气相沉积法、低压力化学气相沉积法、等离子体增强化学气相沉积法或原子层沉积法形成的;
其中,所述钝化层为氮化硅、二氧化硅、氮化铝或GaN。
10.根据权利要求7所述的器件,其特征在于,
所述栅极的形成方式为:
对所述钝化层的中间位置进行刻蚀以形成贯穿于所述钝化层的栅极区域,在所述栅极区域的表面覆盖栅极绝缘层,并在所述栅极绝缘层上方沉积接触金属作为所述增强型GaN基功率晶体管器件的栅极;
所述源极的形成方式为:
对所述钝化层、所述薄势垒Al(In,Ga)N/GaN异质结构和所述第二轻掺杂N型GaN外延层的两端位置进行刻蚀以形成贯穿于所述钝化层和所述Al(In,Ga)N薄势垒层并伸入所述第二轻掺杂N型GaN外延层中的源极区域或者贯穿于所述钝化层和所述薄势垒Al(In,Ga)N/GaN异质结构的源极区域,并在所述源极区域沉积接触金属作为所述增强型GaN基功率晶体管器件的源极,其中,所述源极既可以通过注入硅、铬或硒形成高掺杂层与所述P型GaN外延层相连,也可以通过刻蚀使所述源极与所述P型GaN外延层直接相连;
所述漏极的形成方式为:
在所述重掺杂N型GaN衬底下方沉积接触金属作为所述增强型GaN基功率晶体管器件的漏极。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20170531 |
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