CN108231880A - 一种增强型GaN基HEMT器件及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种增强型GaN基HEMT器件，包括从下往上依次层叠的衬底层、由氮化镓和氮化铝构成的缓冲层、氮化镓沟道层、Al(ln,Ga,Sc)N势垒层、P型帽层、氮化硅钝化层；增强型GaN基HEMT器件还包括：设于P型帽层和Al(ln,Ga,Sc)N势垒层中的N型扩散层；设于Al(ln,Ga,Sc)N势垒层上表面的源电极和漏电极；设于P型帽层上表面的栅电极，栅电极位于源电极和漏电极之间；N型扩散层位于栅电极和漏电极之间以及栅电极和源电极之间。通过在栅漏之间形成耗尽区，使其具有较高的击穿电压。本发明公开一种增强型GaN基HEMT器件的制备方法，将现有技术中依赖于刻蚀工艺的增强型GaN基HEMT器件制作流程中所涉及的P型帽层刻蚀工艺省去，改为离子注入工艺，提高了增强型GaN基HEMT器件制作工艺的一致性。
Description
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种增强型GaN基HEMT器件及其制备方法。
背景技术
宽禁带半导体氮化镓材料以其具有禁带宽度大、临界击穿电场高、电子饱和速度高等特点，成为新一代半导体功率器件的理想材料。近年来，以Al(ln, Ga, Sc)N/GaN为代表的GaN基HEMT器件结构，通过自发极化和压电极化产生高的二维电子气，成为主流的GaN基HEMT器件材料结构。
由于Al(ln, Ga, Sc)N/GaN器件的工作模式多为耗尽型器件，使得在开关型电路中，增加了功耗和设计的复杂程度。增强型GaN基HEMT器件能够提高电路工作的安全性，所以，增强型GaN基HEMT器件成为当前的一个重要的研究方向。
为了实现增强型工作，目前GaN基HEMT器件的主要工艺方法之一为凹栅槽技术和栅电极区域的F离子注入工艺。凹栅槽技术对刻蚀设备要求比较高，而且离子注入栅槽部分的沟道损耗比较大。栅电极区域的F离子注入技术也存在着沟道下损耗较大的缺点，这限制了GaN基HEMT器件的产业化和应用。
发明内容
本发明的第一个目的是提供一种增强型GaN基HEMT器件，栅漏之间形成耗尽区，具有较高的击穿电压。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种增强型GaN基HEMT器件，包括从下往上依次层叠的：
衬底层、由氮化镓和氮化铝构成的缓冲层、氮化镓沟道层、Al(ln, Ga, Sc)N势垒层、P型帽层、氮化硅钝化层；
所述增强型GaN基HEMT器件还包括：
设于所述P型帽层和所述Al(ln, Ga, Sc)N势垒层中的N型扩散层；
设于所述Al(ln, Ga, Sc)N势垒层上表面的源电极和漏电极；
设于所述P型帽层上表面的栅电极，所述栅电极位于所述源电极和所述漏电极之间；
所述氮化硅钝化层位于所述栅电极和所述源电极之间，以及所述栅电极和所述漏电极之间；
所述N型扩散层位于所述栅电极和所述漏电极之间，以及所述栅电极和所述源电极之间。
优选地，所述N型扩散层的上表面与所述P型帽层的上表面齐平，所述N型扩散层沿竖直方向穿透所述P型帽层且其下表面位于所述Al(ln, Ga, Sc)N势垒层中，所述Al(ln,Ga, Sc)N势垒层的厚度为3-40nm，所述N型扩散层深入所述Al(ln, Ga, Sc)N势垒层的距离为0-30nm。
优选地，所述栅电极和所述漏电极之间两两间隔的设有多个所述N型扩散层，所述栅电极和所述漏电极之间的距离为2-50000nm，所述N型扩散层的宽度为200nm-20000nm。
更优选地，所述N型扩散层两两之间的间隔为200nm-20000nm。
更优选地，所述栅电极和所述漏电极之间所述N型扩散层的个数为1-25。
优选地，所述衬底层的材料为N型掺杂硅材料、氮化镓材料、蓝宝石材料中的一种。
优选地，所述Al(ln, Ga, Sc)N势垒层的材料为AlGaN材料、AlInN材料、AlScN材料、AlN材料、AlInGaN材料、AlInScN材料、AlGaScN材料中的一种。
优选地，所述P型帽层为P型GaN层、P型InAlN层、P型AlGaN层、P型InAlGaN层中的一种。
本发明的第二个目的是提供一种增强型GaN基HEMT器件的制备方法，将现有技术中依赖于刻蚀工艺的增强型GaN基HEMT器件制作流程中所涉及的P型帽层刻蚀工艺省去，改为离子注入工艺，提高了增强型GaN基HEMT器件制作工艺的一致性，提高了增强型GaN基HEMT器件的可靠性。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种增强型GaN基HEMT器件的制备方法，包括以下步骤：
（1）准备衬底层；
（2）在所述衬底层上生长由氮化镓和氮化铝构成的缓冲层；
（3）在所述缓冲层上生长氮化镓沟道层；
（4）在所述氮化镓沟道层上生长厚度为10-100纳米的Al(ln, Ga, Sc)N势垒层；
（5）在所述Al(ln, Ga, Sc)N势垒层上生长厚度为40-200纳米的P型帽层；
（6）在所述P型帽层上沉积厚度为30-50纳米的氮化硅钝化层；
（7）在所述P型帽层和所述Al(ln, Ga, Sc)N势垒层上利用光刻胶为掩膜，采用离子注入工艺，通过退火激活工艺，在栅源之间的区域和栅漏之间的区域制作N型扩散层；所述N型扩散层在所述P型帽层和所述Al(ln, Ga, Sc)N势垒层中；
（8）通过掩膜刻孔工艺刻蚀掉部分所述氮化硅钝化层和部分所述P型帽层，在所述Al(ln, Ga, Sc)N势垒层上形成源电极和漏电极；
（9）通过掩膜刻孔工艺刻蚀掉部分所述氮化硅钝化层，在所述P型帽层上形成栅电极。
优选地，在步骤（5）中，所述P型帽层的掺杂浓度为1*1018-5*1019cm-3，掺杂杂质为C、Mg中的一种或两种。
优选地，在步骤（7）中，注入的离子为Si离子，能量为20-100KeV；剂量为2*1015-1*1016cm-2。
优选地，在步骤（7）中，退火激活的温度为1000-1300℃，退火激活的时间为90-120秒。
优选地，在步骤（8）中，在所述氮化硅钝化层和所述P型帽层上刻孔蒸发多层金属，在所述Al(ln, Ga, Sc)N势垒层上形成所述源电极和所述漏电极。
优选地，在步骤（9）中，在所述氮化硅钝化层上刻孔蒸发多层栅金属，在所述P型帽层上方形成所述栅电极。
由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：本发明一种增强型GaN基HEMT器件，通过在栅漏之间形成耗尽区，使其具有较高的击穿电压。本发明一种增强型GaN基HEMT器件的制备方法，将现有技术中依赖于刻蚀工艺的增强型GaN基HEMT器件制作流程中所涉及的P型帽层刻蚀工艺省去，改为离子注入工艺，提高了增强型GaN基HEMT器件制作工艺的一致性，提高了增强型GaN基HEMT器件的可靠性。
附图说明
附图1为本发明增强型GaN基HEMT器件的结构示意图；
附图2为本发明方法制备增强型GaN基HEMT器件的方法流程图。
其中：1、衬底层；2、缓冲层；3、氮化镓沟道层；4、Al(ln, Ga, Sc)N势垒层；5、P型帽层；6、氮化硅钝化层；7、源电极；8、漏电极；9、栅电极；10、N型扩散层。
具体实施方式
下面结合附图来对本发明的技术方案作进一步的阐述。
参见图1所示，上述一种增强型GaN基HEMT器件，包括从下往上依次层叠的衬底层1、由氮化镓和氮化铝构成的缓冲层2、氮化镓沟道层3、Al(ln, Ga, Sc)N势垒层4、P型帽层5、氮化硅钝化层6。
该增强型GaN基HEMT器件还包括：设于P型帽层5和Al(ln, Ga, Sc)N势垒层4中的N型扩散层10；设于Al(ln, Ga, Sc)N势垒层4上表面的源电极7和漏电极8；设于P型帽层5上表面的栅电极9，栅电极9位于源电极7和漏电极8之间；N型扩散层10位于栅电极9和漏电极8之间，N型扩散层10还位于栅电极9和源电极7之间。氮化硅钝化层6位于栅电极9和源电极7之间，以及栅电极9和漏电极8之间。通过在栅电极9和漏电极8之间设置N型扩散层10，能够形成耗尽区，使其具有较高的击穿电压。
型扩散层10的上表面与P型帽层5的上表面齐平，N型扩散层10沿竖直方向穿透P型帽层5且其下表面位于Al(ln, Ga, Sc)N势垒层4中，Al(ln, Ga, Sc)N势垒层4的厚度为3-40nm，N型扩散层10深入Al(ln, Ga, Sc)N势垒层4的距离为0-30nm。
栅电极9和漏电极8之间两两间隔的设有多个N型扩散层10，栅电极9和漏电极8之间的距离为2-50000nm，N型扩散层10的宽度为200nm-20000nm。N型扩散层10两两之间的间隔为200nm-20000nm。
栅电极9和源电极7之间设有一个N型扩散层10；栅电极9和漏电极8之间N型扩散层10的个数为1-25。
通过调节栅电极9和漏电极8之间N型扩散层10的深度、长度、个数，来调节增强型GaN基HEMT器件的源漏击穿电压和开态电阻。
其中，衬底层1的材料为N型掺杂硅材料、氮化镓材料、蓝宝石材料中的一种；Al(ln, Ga, Sc)N势垒层4的材料为AlGaN材料、AlInN材料、AlScN材料、AlN材料、AlInGaN材料、AlInScN材料、AlGaScN材料中的一种；P型帽层5为P型GaN层、P型InAlN层、P型AlGaN层、P型InAlGaN层中的一种。
参见图2所示，上述一种增强型GaN基HEMT器件的制备方法，包括以下步骤：
（1）准备衬底层1；衬底层1的材料为N型掺杂硅材料、氮化镓材料、蓝宝石材料中的一种；
（2）在衬底层1上生长由氮化镓和氮化铝构成的缓冲层2；
（3）在缓冲层2上生长氮化镓沟道层3；
（4）在氮化镓沟道层3上生长厚度为10-100纳米的Al(ln, Ga, Sc)N势垒层4；Al(ln,Ga, Sc)N势垒层4的材料为AlGaN材料、AlInN材料、AlScN材料、AlN材料、AlInGaN材料、AlInScN材料、AlGaScN材料中的一种；在本实施例中，Al(ln, Ga, Sc)N势垒层4的材料为AlGaN材料；
（5）在Al(ln, Ga, Sc)N势垒层4上生长厚度为40-200纳米的P型帽层5；P型帽层5为P型GaN层、P型InAlN层、P型AlGaN层、P型InAlGaN层中的一种；P型帽层5的掺杂浓度为1*1018-5*1019cm-3，掺杂杂质为C、Mg中的一种或两种；在本实施例中，P型帽层5为P型GaN层；P型帽层5的厚度为40纳米，掺杂浓度1×1018 cm-3，掺杂杂质为Mg；
（6）在P型帽层5上沉积厚度为30-50纳米的氮化硅钝化层6；在本实施例中，氮化硅钝化层6的厚度为50纳米；
（7）在P型帽层5和Al(ln, Ga, Sc)N势垒层4上利用光刻胶为掩膜，采用离子注入工艺，通过退火激活工艺，在栅电极9和源电极7之间的区域、栅电极9和漏电极8之间的区域制作N型扩散层10；N型扩散层10在P型帽层5和Al(ln, Ga, Sc)N势垒层4中；离子注入工艺中注入的离子为Si离子，能量为20-100KeV；剂量为2*1015-1*1016cm-2；退火激活工艺中，退火激活的温度为1000-1300℃，退火激活的时间为90-120秒。在本实施例中，注入的离子的能量为100KeV；剂量为1*1016cm-2；退火激活的温度为1100℃，退火激活的时间为90秒；
P型帽层5和Al(ln, Ga, Sc)N势垒层4上的N型扩散层10的长度和深度、以及栅漏之间N型扩散层10的个数对于增强型GaN基HEMT器件结构具有关键作用；通过调节栅漏之间N型扩散层10的深度、长度、个数，来调节增强型GaN基HEMT器件的源漏击穿电压和开态电阻；
（8）通过掩膜刻孔工艺刻蚀掉部分氮化硅钝化层6和部分P型帽层5，在氮化硅钝化层6和P型帽层5上刻孔蒸发Ti/Al/Ni/Au多层金属，在Al(ln, Ga, Sc)N势垒层4上形成源电极7和漏电极8；
（9）通过掩膜刻孔工艺刻蚀掉部分氮化硅钝化层6，在氮化硅钝化层6上刻孔蒸发Ni/Au多层栅金属，在P型帽层5上形成栅电极9。
由上述制备方法制得的增强型GaN基HEMT器件，可靠性较高。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。
Claims (14)
1.一种增强型GaN基HEMT器件，其特征在于：包括从下往上依次层叠的：
衬底层、由氮化镓和氮化铝构成的缓冲层、氮化镓沟道层、Al(ln, Ga, Sc)N势垒层、P型帽层、氮化硅钝化层；
所述增强型GaN基HEMT器件还包括：
设于所述P型帽层和所述Al(ln, Ga, Sc)N势垒层中的N型扩散层；
设于所述Al(ln, Ga, Sc)N势垒层上表面的源电极和漏电极；
设于所述P型帽层上表面的栅电极，所述栅电极位于所述源电极和所述漏电极之间；
所述氮化硅钝化层位于所述栅电极和所述源电极之间，以及所述栅电极和所述漏电极之间；
所述N型扩散层位于所述栅电极和所述漏电极之间，以及所述栅电极和所述源电极之间。
2.根据权利要求1所述的一种增强型GaN基HEMT器件，其特征在于：所述N型扩散层的上表面与所述P型帽层的上表面齐平，所述N型扩散层沿竖直方向穿透所述P型帽层且其下表面位于所述Al(ln, Ga, Sc)N势垒层中，所述Al(ln, Ga, Sc)N势垒层的厚度为3-40nm，所述N型扩散层深入所述Al(ln, Ga, Sc)N势垒层的距离为0-30nm。
3.根据权利要求1所述的一种增强型GaN基HEMT器件，其特征在于：所述栅电极和所述漏电极之间两两间隔的设有多个所述N型扩散层，所述栅电极和所述漏电极之间的距离为2-50000nm，所述N型扩散层的宽度为200nm-20000nm。
4.根据权利要求3所述的一种增强型GaN基HEMT器件，其特征在于：所述N型扩散层两两之间的间隔为200nm-20000nm。
5.根据权利要求3所述的一种增强型GaN基HEMT器件，其特征在于：所述栅电极和所述漏电极之间所述N型扩散层的个数为1-25。
6.根据权利要求1所述的一种增强型GaN基HEMT器件，其特征在于：所述衬底层的材料为N型掺杂硅材料、氮化镓材料、蓝宝石材料中的一种。
7.根据权利要求1所述的一种增强型GaN基HEMT器件，其特征在于：所述Al(ln, Ga,Sc)N势垒层的材料为AlGaN材料、AlInN材料、AlScN材料、AlN材料、AlInGaN材料、AlInScN材料、AlGaScN材料中的一种。
8.根据权利要求1所述的一种增强型GaN基HEMT器件，其特征在于：所述P型帽层为P型GaN层、P型InAlN层、P型AlGaN层、P型InAlGaN层中的一种。
9.一种增强型GaN基HEMT器件的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）准备衬底层；
（2）在所述衬底层上生长由氮化镓和氮化铝构成的缓冲层；
（3）在所述缓冲层上生长氮化镓沟道层；
（4）在所述氮化镓沟道层上生长厚度为10-100纳米的Al(ln, Ga, Sc)N势垒层；
（5）在所述Al(ln, Ga, Sc)N势垒层上生长厚度为40-200纳米的P型帽层；
（6）在所述P型帽层上沉积厚度为30-50纳米的氮化硅钝化层；
（7）在所述P型帽层和所述Al(ln, Ga, Sc)N势垒层上利用光刻胶为掩膜，采用离子注入工艺，通过退火激活工艺，在栅源之间的区域和栅漏之间的区域制作N型扩散层；所述N型扩散层在所述P型帽层和所述Al(ln, Ga, Sc)N势垒层中；
（8）通过掩膜刻孔工艺刻蚀掉部分所述氮化硅钝化层和部分所述P型帽层，在所述Al(ln, Ga, Sc)N势垒层上形成源电极和漏电极；
（9）通过掩膜刻孔工艺刻蚀掉部分所述氮化硅钝化层，在所述P型帽层上形成栅电极。
10.根据权利要求9所述的一种增强型GaN基HEMT器件的制备方法，其特征在于：在步骤（5）中，所述P型帽层的掺杂浓度为1*1018-5*1019cm-3，掺杂杂质为C、Mg中的一种或两种。
11.根据权利要求9所述的一种增强型GaN基HEMT器件的制备方法，其特征在于：在步骤（7）中，注入的离子为Si离子，能量为20-100KeV；剂量为2*1015-1*1016cm-2。
12.根据权利要求9所述的一种增强型GaN基HEMT器件的制备方法，其特征在于：在步骤（7）中，退火激活的温度为1000-1300℃，退火激活的时间为90-120秒。
13.根据权利要求9所述的一种增强型GaN基HEMT器件的制备方法，其特征在于：在步骤（8）中，在所述氮化硅钝化层和所述P型帽层上刻孔蒸发多层金属，在所述Al(ln, Ga, Sc)N势垒层上形成所述源电极和所述漏电极。
14.根据权利要求9所述的一种增强型GaN基HEMT器件的制备方法，其特征在于：在步骤（9）中，在所述氮化硅钝化层上刻孔蒸发多层栅金属，在所述P型帽层上方形成所述栅电极。
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111584628A (zh) * | 2020-05-28 | 2020-08-25 | 浙江大学 | 增强型GaN HEMT器件及其制备方法 |
| CN112542508A (zh) * | 2020-12-10 | 2021-03-23 | 西安电子科技大学 | ScAlN/GaN高电子迁移率晶体管及其制作方法 |
| WO2022011930A1 (zh) * | 2020-07-14 | 2022-01-20 | 中山市华南理工大学现代产业技术研究院 | 一种高线性GaN基毫米波器件及其制备方法 |
| TWI813500B (zh) * | 2022-11-09 | 2023-08-21 | 世界先進積體電路股份有限公司 | 高電子遷移率電晶體結構及其製造方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9231075B2 (en) * | 2011-02-17 | 2016-01-05 | Transphorm Japan, Inc. | Semiconductor device including gate electrode provided over active region in p-type nitride semiconductor layer and method of manufacturing the same, and power supply apparatus |
| CN106981513A (zh) * | 2017-04-24 | 2017-07-25 | 苏州能屋电子科技有限公司 | 基于高阻盖帽层的ⅲ族氮化物极化超结hemt器件及其制法 |
| CN105097911B (zh) * | 2015-07-29 | 2017-11-03 | 电子科技大学 | 一种具有结型半导体层的hemt器件 |
-
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Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9231075B2 (en) * | 2011-02-17 | 2016-01-05 | Transphorm Japan, Inc. | Semiconductor device including gate electrode provided over active region in p-type nitride semiconductor layer and method of manufacturing the same, and power supply apparatus |
| CN105097911B (zh) * | 2015-07-29 | 2017-11-03 | 电子科技大学 | 一种具有结型半导体层的hemt器件 |
| CN106981513A (zh) * | 2017-04-24 | 2017-07-25 | 苏州能屋电子科技有限公司 | 基于高阻盖帽层的ⅲ族氮化物极化超结hemt器件及其制法 |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111584628A (zh) * | 2020-05-28 | 2020-08-25 | 浙江大学 | 增强型GaN HEMT器件及其制备方法 |
| WO2022011930A1 (zh) * | 2020-07-14 | 2022-01-20 | 中山市华南理工大学现代产业技术研究院 | 一种高线性GaN基毫米波器件及其制备方法 |
| CN112542508A (zh) * | 2020-12-10 | 2021-03-23 | 西安电子科技大学 | ScAlN/GaN高电子迁移率晶体管及其制作方法 |
| TWI813500B (zh) * | 2022-11-09 | 2023-08-21 | 世界先進積體電路股份有限公司 | 高電子遷移率電晶體結構及其製造方法 |
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