CN110112214A - 一种耐高压的hemt器件及制备方法 - Google Patents
一种耐高压的hemt器件及制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110112214A CN110112214A CN201910340037.1A CN201910340037A CN110112214A CN 110112214 A CN110112214 A CN 110112214A CN 201910340037 A CN201910340037 A CN 201910340037A CN 110112214 A CN110112214 A CN 110112214A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- grid
- layer
- barrier layer
- hemt device
- drain electrode
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims description 8
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims abstract description 40
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 21
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 16
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims abstract description 11
- 238000002161 passivation Methods 0.000 claims description 11
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 10
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 10
- 230000012010 growth Effects 0.000 claims description 6
- 238000002513 implantation Methods 0.000 claims description 5
- 238000005036 potential barrier Methods 0.000 claims description 5
- 229910001425 magnesium ion Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000001259 photo etching Methods 0.000 claims description 3
- 230000005684 electric field Effects 0.000 abstract description 17
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 8
- 238000002347 injection Methods 0.000 abstract description 7
- 239000007924 injection Substances 0.000 abstract description 7
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 abstract description 5
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 5
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 abstract description 4
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 38
- 230000005533 two-dimensional electron gas Effects 0.000 description 20
- 229910002601 GaN Inorganic materials 0.000 description 7
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 5
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000007667 floating Methods 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000002488 metal-organic chemical vapour deposition Methods 0.000 description 3
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 3
- JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N AsGa Chemical compound [As]#[Ga] JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N Gallium Chemical compound [Ga] GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 2
- 238000005566 electron beam evaporation Methods 0.000 description 2
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 2
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 description 2
- 238000001755 magnetron sputter deposition Methods 0.000 description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 description 2
- 229910002704 AlGaN Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000952 Be alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N Gallium nitride Chemical compound [Ga]#N JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000673 Indium arsenide Inorganic materials 0.000 description 1
- GPXJNWSHGFTCBW-UHFFFAOYSA-N Indium phosphide Chemical compound [In]#P GPXJNWSHGFTCBW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- AUCDRFABNLOFRE-UHFFFAOYSA-N alumane;indium Chemical compound [AlH3].[In] AUCDRFABNLOFRE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- RNQKDQAVIXDKAG-UHFFFAOYSA-N aluminum gallium Chemical compound [Al].[Ga] RNQKDQAVIXDKAG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001423 beryllium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 1
- 230000003467 diminishing effect Effects 0.000 description 1
- 235000013399 edible fruits Nutrition 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000010408 film Substances 0.000 description 1
- VTGARNNDLOTBET-UHFFFAOYSA-N gallium antimonide Chemical compound [Sb]#[Ga] VTGARNNDLOTBET-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 1
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000007773 growth pattern Effects 0.000 description 1
- 238000002248 hydride vapour-phase epitaxy Methods 0.000 description 1
- WPYVAWXEWQSOGY-UHFFFAOYSA-N indium antimonide Chemical compound [Sb]#[In] WPYVAWXEWQSOGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RPQDHPTXJYYUPQ-UHFFFAOYSA-N indium arsenide Chemical compound [In]#[As] RPQDHPTXJYYUPQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 229910003465 moissanite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001451 molecular beam epitaxy Methods 0.000 description 1
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000623 plasma-assisted chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 1
- OCGWQDWYSQAFTO-UHFFFAOYSA-N tellanylidenelead Chemical compound [Pb]=[Te] OCGWQDWYSQAFTO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/12—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed
- H01L29/20—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed including, apart from doping materials or other impurities, only AIIIBV compounds
- H01L29/2003—Nitride compounds
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66007—Multistep manufacturing processes
- H01L29/66075—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials
- H01L29/66227—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials the devices being controllable only by the electric current supplied or the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched, e.g. three-terminal devices
- H01L29/66409—Unipolar field-effect transistors
- H01L29/66446—Unipolar field-effect transistors with an active layer made of a group 13/15 material, e.g. group 13/15 velocity modulation transistor [VMT], group 13/15 negative resistance FET [NERFET]
- H01L29/66462—Unipolar field-effect transistors with an active layer made of a group 13/15 material, e.g. group 13/15 velocity modulation transistor [VMT], group 13/15 negative resistance FET [NERFET] with a heterojunction interface channel or gate, e.g. HFET, HIGFET, SISFET, HJFET, HEMT
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
- H01L29/772—Field effect transistors
- H01L29/778—Field effect transistors with two-dimensional charge carrier gas channel, e.g. HEMT ; with two-dimensional charge-carrier layer formed at a heterojunction interface
- H01L29/7786—Field effect transistors with two-dimensional charge carrier gas channel, e.g. HEMT ; with two-dimensional charge-carrier layer formed at a heterojunction interface with direct single heterostructure, i.e. with wide bandgap layer formed on top of active layer, e.g. direct single heterostructure MIS-like HEMT
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Junction Field-Effect Transistors (AREA)
Abstract
本发明适用于半导体器件技术领域，提供了一种耐高压的HEMT器件，从下至上依次包括：衬底；缓冲层；沟道层；势垒层，势垒层与沟道层形成异质结，且势垒层的禁带宽度大于沟道层的禁带宽度；源极、栅极及漏极，在栅极和漏极之间的势垒层内形成有至少一个p型离子注入区，通过调节P型离子注入区调制沟道2DEG，使得2DEG的浓度分布从沿栅极到漏极的方向逐渐减小，但不完全耗尽。本发明可以有效的缓解HEMT器件在高源漏电压工作状态下的电场集中效应。与现有的场板技术相比，避免了栅源寄生电容和寄生电阻的引入，且工艺简单；此外，通过离子注入的工艺来形成p型区对势垒层表面损伤较小，且缩短p型区与沟道层的距离，能有效提高调制效果。
Description
技术领域
本发明属于半导体器件技术领域，提供了一种耐高压的HEMT器件及其制备方法。
背景技术
GaN HEMT器件在高源漏电压工作状态下，电场线通常在栅极靠近漏极一侧的边缘处发生集中，形成一个强电场尖峰，这种局部的强电场会引起栅极泄露电流，导致材料击穿和器件失效等问题。降低该电场峰值有利于提高器件的击穿电压、削弱强电场引起的陷阱效应从而抑制电流崩塌、提高输出功率和PAE(功率附加效率)。现有技术中，为了达到这一目的，最常用的手段是增加场板结构。例如Wu Y.F.等人利用场板结构首次制备出了30W/mm的GaN HEMTs器件。场板通常与栅极或源极相连，栅场板位于栅极和漏极之间，可降低栅极漏测边缘的强电场，但会增大栅漏反馈电容，对功率增益有不利影响，源场板在比栅极高度还厚的介质层上延伸到栅漏之间来减小栅极漏测的强电场，但会增加源漏电容；此外，研究者们还提出了多级场板和浮空场板等解决方案。例如在Xing H.等人的“High BreakdownVoltage AlGaN/GaN HEMTs Achieved By Multiple Field Plates”中，描述了采用多场板的场成形技术以改进电场分布。但是，多场板结构无法获得均匀的电场，而是将原本一个强电场尖峰调节成多个较弱电场尖峰，并且引入了栅-漏电容。实施这种器件结构还会增加器件复杂度和成本；张乃千等人设计了一种浮空场板结构(CN201510363973.6)：利用空气桥工艺来制备源场板，源场板横跨栅极，栅源区域及部分栅漏区域后，又与栅漏区域的介质层相连，中间利用空气进行隔离，该浮空场板对栅漏区域的电场分布进行调制，同时减小了栅源电容和寄生电阻。但源场板与介质层相连的部分靠近漏极一侧仍会出现电场集中情况，且空气桥工艺相对复杂，对器件的可靠性会产生影响。
综上所述，利用场板技术来调制电场分布集中存在如下问题：1、调制效果不理想，场板的存在会引入新的电场集中区域；2、会引入栅源寄生电容和寄生电阻，增大器件的导通电阻。3、增加器件的复杂程度和工艺成本。
发明内容
本发明提供了一种耐高压的HEMT器件，旨在解决基于场板来调节电场，会引入栅源寄生电容和寄生电阻，导致器件的导通电阻增大的问题。
为达到上述目的，本发明提出的耐高压的HEMT器件从下至上依次包括：
衬底；
缓冲层；
沟道层，所述沟道层材料为GaN晶体或InGaN晶体；
势垒层，势垒层与沟道层形成异质结，且势垒层的禁带宽度大于沟道层的禁带宽度；
源极、栅极及漏极，在栅极和漏极之间的势垒层内形成有至少一个p型离子注入区，从栅极到漏极的方向，2DEG浓度分布呈梯度减小。
在本发明的一个实施例中，其中，p型离子注入区距沟道层与势垒层界面的距离为1-5nm。
在本发明的一个实施例中，其中，从栅极到漏极的方向，离子注入区距沟道层与势垒层界面的距离越来越小。
在本发明的一个实施例中，其中，从栅极到漏极的方向，离子注入区的注入剂量逐步增多。
在本发明的一个实施例中，其中，从栅极到漏极的方向，离子注入区之间的间距逐步减小。
在本发明的一个实施例中，其中，在源极与栅极之间势垒层、及栅极与漏极之间势垒层上设有钝化层。
在本发明的一个实施例中，其中，所述势垒层材料为InmAlnGa(1-m-n)N晶体，且Al组分的摩尔含量0.80≥n≥0.15，In组分的摩尔含量0.45≥m≥0，所述势垒层厚度不低于20nm。
本发明实施例另一方面还提出了一种耐高压的HEMT器件制备方法，所述方法包括如下步骤：
步骤S0、提供衬底；
步骤S1、在衬底上依次外延生长缓冲层、沟道层及势垒层；
步骤S2、利用掩膜对栅极区和漏极区的势垒层进行Mg离子注入，经退火在势垒层内形成p型离子注入区；
步骤S3、在源极区及漏极区上制备源极及漏极；
步骤S4、在栅极区上制备栅极。
在本发明的一个实施例中，其中，在步骤S3之后还包括如下步骤：
S6、在源极和漏极之间生长钝化层；
S7、对位于栅极区的钝化层进行光刻，形成栅极窗口，在栅极窗口中制备栅极。
本发明实施例中的耐高压HEMT器件通过栅极和漏极之间形成p型离子注入区，通过调节离子注入区的深度、离子注入区的注入剂量及离子注入区间的距离调制沟道2DEG，使得2DEG浓度从栅极向漏极方向逐步减小，但在漏极的对应区域并未完全耗尽，通过离子注入方式来调节沟道层内的2DEG浓度，存在有如下有益效果：
1、不会引入新的电场集中区；
2、不引入场板，避免了栅源寄生电容和寄生电阻的引入；
3、相比于多级场板和浮空场板而言，工艺简单易实现；
4、通过离子注入的工艺来形成p型区对势垒层表面损伤较小，且缩短p型区与沟道层的距离，能有效提高调制效果。
附图说明
图1为本发明实施例提供的离子注入区的间距从栅极至漏极逐渐缩小的结构示意图；
图2本发明实施例提供的离子注入深度从栅极至漏极逐渐加深的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的离子注入剂量从栅极到漏极逐渐增大的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的离子注入剂量从栅极到漏极逐渐增大，且各相邻的离子注入区邻接的结构示意图；
图5为本发明实施例提供的耐高压HEMT器件制备方法流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。为了方便说明，放大或者缩小了不同层和区域的尺寸，所以图中所示大小和比例并不一定代表实际尺寸，也不反映尺寸的比例关系。应当理解为，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
图1为本发明实施例提供的耐高压HEMT器件的剖视图，该耐高压的HEMT器件从下至上依次包括：
衬底；
缓冲层；
沟道层，沟道层材料为GaN晶体或InGaN晶体；
势垒层，势垒层与沟道层形成异质结，且势垒层的禁带宽度大于沟道层的禁带宽度；
源极、栅极及漏极，在栅极和漏极之间的势垒层上形成至少一个p型离子注入区，从沿栅极到漏极的方向，2DEG(二维电子气)浓度分布逐渐减小。在本发明的一实施例中，通过离子注入区间的间距来调制沟道2DEG，如图1所示，从栅极到漏极的方向，离子注入区之间的间距逐步减小，因而2DEG浓度分布逐步减小，通过控制栅状掩膜的栅距来调节离子注入区间的间距；在本发明另一实施例中，通过离子注入区的注入深度来调制沟道2DEG，如图2所示，从栅极到漏极的方向，离子注入区的注入深度逐渐加深，与2DEG的距离越近，调制效果越明显，2DEG浓度分布逐步减小，通过增大注入机的能量来加深离子输入区的深度；在本发明的另一实施例中，通过离子注入区的剂量来调制沟道2DEG，如图3所示，从栅极到漏极的方向，离子注入区的注入剂量逐渐增多，因而2DEG浓度分布逐步减小，通过增大注入机的束流和/或延长注入时间来增大离子注入区的剂量。在本发明实施例中，在栅极和漏极之间形成的离子注入区可以是相互独立的，如图1至图3所示，也可以是部分或全部离子注入区与相邻的离子注入区邻接，如图4所示。
在本发明实施例中，p型离子注入区距沟道层与势垒层界面的距离为1-5nm。
在本发明的一个实施例中，衬底可以为氮化镓、铝镓氮、铟镓氮、铝铟镓氮、磷化铟、砷化镓、碳化硅、金刚石、蓝宝石、锗、硅中的一种或多种的组合，或任何其他能够生长III族氮化物的材料。
在本发明的一个实施例中，缓冲层为高阻的半绝缘薄膜，用于抑制电流泄漏，其材料与沟道层相同，通过掺C或Fe来实现高阻；
在本发明实施例中，在源极与栅极之间的势垒层、栅极与漏极之间的势垒层上设有钝化层，钝化层起到保护器件不受环境气氛的影响，有效抑制电流崩塌效应的作用。
在本发明实施例中，势垒层材料为InmAlnGa(1-m-n)N晶体，且Al组分的摩尔含量0.80≥n≥0.15，In组分的摩尔含量0.45≥m≥0，所述势垒层厚度不低于20nm。
图5为本发明实施例提供的耐高压HEMT器件制备方法流程图，该方法具体包括如下步骤：
步骤S0、提供衬底，衬底可以为Si、SiC、蓝宝石晶体中的一种或者几种的组合，也可以为锑化铟、碲化铅、砷化铟、磷化铟、砷化镓或锑化镓等合金半导体或其组合，还可以为在半导体衬底上生长的一层或多层半导体薄膜的外延片。优选地，本实施例中的衬底可以为Si或SiC衬底。
步骤S1、在衬底上依次外延生长缓冲层、沟道层及势垒层；
在本发明实施例中，在衬底上通过MOCVD、MBE、HVPE工艺外延缓冲层，在外延层上生长沟道层，在沟道层上生长势垒层，沟道层及势垒层通过MOCVD、MBE、ALD工艺生长。
步骤S2、利用掩膜对栅极区及漏极区之间的势垒层进行Mg离子注入，经退火在势垒层内形成p型离子注入区。
在没有p型离子注入区存在的情况下，在势垒层与沟道层交界面处靠，近沟道层一侧存在一层浓度分布均匀的2DEG，通过p型离子注入区的深度、注入剂量或离子注入区之间的间距来调制沟道2DEG，从栅极到漏极方向，2DEG浓度逐步减小，但漏极对应区域的2DEG并未完全耗尽。
步骤S3、在源极区及漏极区上制备源极及漏极，源电极和漏电极可以采用电子束蒸发技术、磁控溅射技术或相互结合的方式沉积金属、再经退火形成欧姆接触而得到，可选的源漏金属为Ti、Al、Ni、Au、Ta或其中几种相结合的金属系统。
步骤S4、在栅极窗口处制备栅极，栅电极可以采用电子束蒸发技术或者磁控溅射技术在栅电极窗口内形成，可选的栅电极金属为Ni、Au、Pd、Pt等或其中几种相结合的金属系统。
在本发明实施例中，在步骤S3之后还包括如下步骤：
S6、在源极和漏极之间生长钝化层，钝化层二氧化硅层、或氮化硅层，采用PECVD、或MOCVD生长方式；
S7、对位于栅极区的钝化层进行光刻，形成栅极窗口，在栅极窗中形成栅极。
本发明实施例中的耐高压HEMT器件通过栅极和漏极之间形成p型离子注入区，通过调节离子注入区的深度、离子注入区间的剂量及离子注入区间的距离来调制沟道2DEG，使得2DEG浓度从栅极向漏极方向逐步减小，但在漏极的对应区域并未完全耗尽，通过离子注入方式来调节沟道层内的2DEG浓度，存在有如下有益效果：
1、不会引入新的电场集中区；
2、不引入场板，避免了栅源寄生电容和寄生电阻的引入；
3、相比于多级场板和浮空场板而言，工艺简单易实现；
4、通过离子注入的工艺来形成p型区对势垒层表面损伤较小，且缩短p型区与沟道层的距离，能有效提高调制效果。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种耐高压的HEMT器件，其特征在于，所述HEMT器件从下至上依次包括：
衬底；
缓冲层；
沟道层，所述沟道层材料为GaN晶体或InGaN晶体；
势垒层，势垒层与沟道层形成异质结，且势垒层的禁带宽度大于沟道层的禁带宽度；
源极、栅极及漏极，在栅极和漏极之间的势垒层内形成有至少一个p型离子注入区，从栅极到漏极的方向，2DEG浓度分布呈梯度减小。
2.如权利要求1所述耐高压的HEMT器件，其特征在于，p型离子注入区距沟道层与势垒层界面的距离为1-5nm。
3.如权利要求1或2所述耐高压的HEMT器件，其特征在于，从栅极到漏极的方向，离子注入区距沟道层与势垒层界面的距离越来越小。
4.如权利要求1或2所述耐高压的HEMT器件，其特征在于，从栅极到漏极的方向，离子注入区的注入剂量逐步增多。
5.如权利要求1或2所述耐高压的HEMT器件，其特征在于，从栅极到漏极的方向，离子注入区之间的间距逐步减小。
6.如权利要求1所述耐高压的HEMT器件，其特征在于，在源极与栅极之间势垒层、及栅极与漏极之间势垒层上设有钝化层。
7.如权利要求1所述耐高压的HEMT器件，其特征在于，所述势垒层材料为InmAlnGa(1-m-n)N晶体，且Al组分的摩尔含量0.80≥n≥0.15，In组分的摩尔含量0.45≥m≥0，所述势垒层厚度不低于20nm。
8.如权利要求1至6任一权利要求所述耐高压的HEMT器件制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
步骤S0、提供衬底；
步骤S1、在衬底上依次外延生长缓冲层、沟道层及势垒层；
步骤S2、利用掩膜对栅极区和漏极区的势垒层进行Mg离子注入，经退火在势垒层内形成p型离子注入区；
步骤S3、在源极区及漏极区上制备源极及漏极；
步骤S4、在栅极区上制备栅极。
9.如权利要求8所述耐高压的HEMT器件制备方法，其特征在于，在步骤S3之后还包括如下步骤：
S6、在源极和漏极之间生长钝化层；
S7、对位于栅极区的钝化层进行光刻，形成栅极窗口，在栅极窗口中制备栅极。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910340037.1A CN110112214A (zh) | 2019-04-25 | 2019-04-25 | 一种耐高压的hemt器件及制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910340037.1A CN110112214A (zh) | 2019-04-25 | 2019-04-25 | 一种耐高压的hemt器件及制备方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN110112214A true CN110112214A (zh) | 2019-08-09 |
Family
ID=67486718
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201910340037.1A Pending CN110112214A (zh) | 2019-04-25 | 2019-04-25 | 一种耐高压的hemt器件及制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN110112214A (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111863953A (zh) * | 2020-07-28 | 2020-10-30 | 西安电子科技大学 | 功率开关器件及其制作方法 |
| CN113270478A (zh) * | 2021-04-23 | 2021-08-17 | 北京大学深圳研究生院 | 化合物半导体续流功率晶体管 |
| CN114566538A (zh) * | 2022-03-03 | 2022-05-31 | 上海陆芯电子科技有限公司 | 外延结构及半导体器件 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20130306980A1 (en) * | 2011-03-28 | 2013-11-21 | Advanced Power Device Research Association | Nitride semiconductor device and manufacturing method thereof |
| CN103715249A (zh) * | 2012-09-28 | 2014-04-09 | 富士通株式会社 | 化合物半导体器件及其制造方法 |
| CN104377241A (zh) * | 2014-09-30 | 2015-02-25 | 苏州捷芯威半导体有限公司 | 功率半导体器件及其制造方法 |
| CN105895685A (zh) * | 2015-12-25 | 2016-08-24 | 苏州捷芯威半导体有限公司 | 功率半导体器件及其制造方法 |
| CN108110054A (zh) * | 2017-12-22 | 2018-06-01 | 苏州闻颂智能科技有限公司 | 一种GaN基HEMT器件及其制备方法 |
| US20180374952A1 (en) * | 2012-05-23 | 2018-12-27 | Hrl Laboratories, Llc | HEMT GaN DEVICE WITH A NON-UNIFORM LATERAL TWO DIMENSIONAL ELECTRON GAS PROFILE AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME |
-
2019
- 2019-04-25 CN CN201910340037.1A patent/CN110112214A/zh active Pending
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20130306980A1 (en) * | 2011-03-28 | 2013-11-21 | Advanced Power Device Research Association | Nitride semiconductor device and manufacturing method thereof |
| US20180374952A1 (en) * | 2012-05-23 | 2018-12-27 | Hrl Laboratories, Llc | HEMT GaN DEVICE WITH A NON-UNIFORM LATERAL TWO DIMENSIONAL ELECTRON GAS PROFILE AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME |
| CN103715249A (zh) * | 2012-09-28 | 2014-04-09 | 富士通株式会社 | 化合物半导体器件及其制造方法 |
| CN104377241A (zh) * | 2014-09-30 | 2015-02-25 | 苏州捷芯威半导体有限公司 | 功率半导体器件及其制造方法 |
| CN105895685A (zh) * | 2015-12-25 | 2016-08-24 | 苏州捷芯威半导体有限公司 | 功率半导体器件及其制造方法 |
| CN108110054A (zh) * | 2017-12-22 | 2018-06-01 | 苏州闻颂智能科技有限公司 | 一种GaN基HEMT器件及其制备方法 |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111863953A (zh) * | 2020-07-28 | 2020-10-30 | 西安电子科技大学 | 功率开关器件及其制作方法 |
| CN111863953B (zh) * | 2020-07-28 | 2021-08-20 | 西安电子科技大学 | 功率开关器件及其制作方法 |
| CN113270478A (zh) * | 2021-04-23 | 2021-08-17 | 北京大学深圳研究生院 | 化合物半导体续流功率晶体管 |
| CN114566538A (zh) * | 2022-03-03 | 2022-05-31 | 上海陆芯电子科技有限公司 | 外延结构及半导体器件 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11664429B2 (en) | Wide bandgap field effect transistors with source connected field plates | |
| JP7473638B2 (ja) | 伝導チャネルに近接した階段状フィールド・プレート及び関連する製造方法 | |
| US10312361B2 (en) | Trenched vertical power field-effect transistors with improved on-resistance and breakdown voltage | |
| US11081578B2 (en) | III-V depletion mode semiconductor device | |
| US10043896B2 (en) | III-Nitride transistor including a III-N depleting layer | |
| US7728356B2 (en) | P-GaN/AlGaN/AlN/GaN enhancement-mode field effect transistor | |
| US8841702B2 (en) | Enhancement mode III-N HEMTs | |
| US9525052B2 (en) | Active area shaping of III-nitride devices utilizing a field plate defined by a dielectric body | |
| EP1779438B2 (en) | Iii-v hemt devices | |
| US20230299190A1 (en) | Iii-nitride devices including a depleting layer | |
| CN110137253A (zh) | 一种耐高压的hemt器件及制备方法 | |
| US20080308813A1 (en) | High breakdown enhancement mode gallium nitride based high electron mobility transistors with integrated slant field plate | |
| WO2013147710A1 (en) | Iii-nitride high electron mobility transistor structures and methods for fabrication of same | |
| WO2004068590A1 (en) | Power semiconductor device | |
| EP3008758A1 (en) | Cascode structures for gan hemts | |
| CN110112214A (zh) | 一种耐高压的hemt器件及制备方法 | |
| US9000484B2 (en) | Non-uniform lateral profile of two-dimensional electron gas charge density in type III nitride HEMT devices using ion implantation through gray scale mask | |
| US20200395447A1 (en) | Semiconductor Device and Method for Fabricating a Wafer | |
| US8946778B2 (en) | Active area shaping of III-nitride devices utilizing steps of source-side and drain-side field plates | |
| CN110085662A (zh) | 一种耐高压的hemt器件及制备方法 | |
| US11869963B2 (en) | Semiconductor device and method of fabricating a semiconductor device | |
| US20210226039A1 (en) | Semiconductor device and method for fabricating a semiconductor wafer | |
| US9318592B2 (en) | Active area shaping of III-nitride devices utilizing a source-side field plate and a wider drain-side field plate | |
| US8987784B2 (en) | Active area shaping of III-nitride devices utilizing multiple dielectric materials | |
| KR20140131167A (ko) | 질화물 반도체 소자 및 그 제조 방법 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB02 | Change of applicant information | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: 241000 1803, building 3, service outsourcing park, Wuhu high tech Industrial Development Zone, Anhui Province Applicant after: Anhui Changfei Advanced Semiconductor Co.,Ltd. Address before: 241000 1803, building 3, service outsourcing park, high tech Industrial Development Zone, Yijiang District, Wuhu City, Anhui Province Applicant before: WUHU QIDI SEMICONDUCTOR Co.,Ltd. |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20190809 |