一种新型拓扑的HEMT器件的制作方法

本发明属于半导体，具体涉及一种新型拓扑的hemt器件。

背景技术：

1、hemt器件具有二维电子气2deg作为电流导通通道，因此具有很高的电子迁移率和电子密度，适合制作高频器件，特别是gan基的hemt器件近年来在功率器件和射频器件领域都有广泛的应用，成为当下研究的热门课题。

2、gan基hemt器件属于平面器件，即器件的栅极、源极和漏极都在器件的同一面，且在设计栅极、源极和漏极的接触电极时往往都设计成彼此平行，即电流从源极的一点出发，通过2deg的导电通道，经过与其直线距离最近的栅极某点，到达与其直线距离最近的漏极某点。

3、现有gan基hemt器件在栅极、源极和漏极的版图拓扑设计上都遵从彼此平行的原则，即源极到栅极再到漏极之间的最短距离在各个点都是一样的，或源极到漏极的最短直线距离始终比栅极到漏极的最短直线距离大且差值固定。无论版图拓扑上如何进行改进，例如从交叉的手指状或梳状改进成同心圆，或改进成层层嵌套的六边形、五边形甚至三角形等图形，栅极、源极和漏极始终都保持相互之间的最短直线距离一致这个特点，并且在源极到漏极的最短直线距离上必须有一个点是经过栅极的，这也是能够通过栅极来控制源极和漏极之间电流导通和管段的基本原理。

4、然而，由于现有技术中采用栅极、源极和漏极彼此平行的设计方式，gan基hemt器件的耐压性只能通过增加源、漏之间的距离来提升，因此器件的可靠性和耐压特性受到了限制。

技术实现思路

1、为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种新型拓扑的hemt器件。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

2、本发明提供一种新型拓扑的hemt器件，包括：衬底、位于衬底一侧的半导体层以及位于所述半导体层远离衬底一侧的多个基本单元，半导体层中沟道层靠近势垒层的一侧包括2deg区域，所述多个基本单元呈阵列排布，所有基本单元的栅极、源极和漏极分别并联；

3、各基本单元包括：源极、漏极、栅极以及位于所述半导体层的绝缘阻断区，所述绝缘阻断区用于在所述基本单元的源、漏极之间的2deg区域上形成阻碍；沿垂直于衬底所在平面的方向，各基本单元中栅极与漏极之间的最短直线连线的正投影至少与一个所述绝缘阻断区的正投影交叠、源极与漏极之间的最短直线连线的正投影至少与一个所述绝缘阻断区的正投影交叠，所述基本单元中至少存在一条采用2deg区域、经栅极连通源极和漏极的通路，该通路不经过绝缘阻断区且电流经过的最短距离大于源、漏极之间的最短直线距离；所述基本单元不存在采用2deg区域但不经栅极连通源极和漏极的通路，源极上至少存在一点到漏极的最短直线不经过栅极。

4、在本发明的一个实施例中，所述基本单元中，栅极与漏极之间的最短直线距离大于等于源极与漏极之间的最短直线距离。

5、在本发明的一个实施例中，所述绝缘阻断区包括开口；

6、各基本单元中，沿垂直于衬底所在平面的方向，源极靠近漏极一侧的正投影被所述绝缘阻断区的正投影包围，源极与漏极之间的最短直线连线的正投影仅与所述绝缘阻断区的正投影交叠，所述源极与所述漏极的延伸方向平行。

7、在本发明的一个实施例中，所述基本单元中栅、漏极之间的最短直线连线的正投影只与所述绝缘阻断区的正投影交叠。

8、在本发明的一个实施例中，所述基本单元中栅、漏极之间最短直线连线从栅极出发，依次经过源极和绝缘阻断区后到达漏极。

9、在本发明的一个实施例中，所述隔离阻断区包括第一阻断区和第二阻断区，所述漏极包括第一漏极和第二漏极，所述栅极包括第一栅极和第二栅极；

10、各基本单元中，沿垂直于衬底所在平面的方向，第一漏极靠近源极一侧的正投影被所述第一阻断区的正投影包围，第二漏极靠近源极一侧的正投影被所述第二阻断区的正投影包围，所述源极的正投影位于第一栅极的正投影、第二栅极的正投影、第一阻断区的正投影与第二阻断区的正投影形成的封闭区域内，且源极到第一漏极的最短直线连线的正投影只与所述第一绝缘阻断区的正投影交叠、源极到第二漏极的最短直线连线的正投影只与所述第二绝缘阻断区的正投影交叠，栅极到第一漏极的最短直线连线的正投影与所述源极的正投影和第一绝缘阻断区的正投影均交叠、栅极到第二漏极的最短直线连线的正投影与所述源极的正投影和第二绝缘阻断区的正投影均交叠；

11、所述源极到第一漏极的最短直线距离与其到第二漏极的最短直线距离相等、所述源极到第一栅极的最短直线距离与其到第二栅极的最短直线距离相等。

12、在本发明的一个实施例中，所述基本单元中，源极至少存在一个点与漏极之间的最短直线连线经过至少一个绝缘阻断区、且不经过栅极覆盖的2deg区域。

13、在本发明的一个实施例中，各基本单元中，所述漏极包括第一漏极和第二漏极，所述绝缘阻断区包括第一阻断区和第二阻断区；

14、在垂直于衬底所在平面的方向上，所述第一阻断区的正投影位于所述第一漏极的正投影靠近所述第二漏极的正投影一侧、且至少部分第一漏极的正投影被所述第一阻断区的正投影包围，所述第二阻断区的正投影位于所述第二漏极的正投影靠近所述第一漏极的正投影一侧、且至少部分第二漏极的正投影被所述第二阻断区的正投影包围，所述栅极的正投影位于所述第一阻断区的正投影与所述第二阻断区的正投影之间，所述栅极包括第一栅极和第二栅极，所述源极位于第一栅极与第二栅极之间，所述源极到第一漏极/第二漏极的最短直线连线的正投影仅与所述第一绝缘阻断区/第二绝缘阻断区的正投影交叠。

15、在本发明的一个实施例中，所述第一栅极与所述第二栅极的延伸方向平行，所述第一漏极的延伸方向与所述第二漏极的延伸方向平行，且所述第一栅极的延伸方向与所述第一漏极的延伸方向垂直；

16、所述源极到第一漏极的最短直线距离与其到第二漏极的最短直线距离相等、所述源极到第一栅极的最短直线距离与其到第二栅极的最短直线距离相等。

17、在本发明的一个实施例中，所述基本单元中源、漏极之间的最短直线连线从源极出发，依次经过至少一个绝缘阻断区、栅极覆盖的2deg区域和至少一个绝缘阻断区后到达漏极。

18、在本发明的一个实施例中，各基本单元中，所述绝缘阻断区包括：第一阻断区和第二阻断区；沿垂直于衬底所在平面的方向，所述第一阻断区的正投影位于所述源极正投影靠近所述漏极正投影的一侧、所述第二阻断区的正投影位于所述漏极正投影靠近源极正投影的一侧，所述栅极的正投影位于所述第一阻断区的正投影与所述第二阻断区的正投影之间。

19、在本发明的一个实施例中，所述基本单元包括多组源极和漏极，其中，在至少一组源、漏极中，源极的至少一个点与漏极之间的最短直线连线经过至少一个绝缘阻断区、且不经过栅极覆盖的2deg区域，栅、漏极之间的最短直线距离大于等于源、漏极之间的最短直线距离，且栅、漏极之间最短直线连线从栅极出发，依次经过源极和绝缘阻断区后到达漏极。

20、在本发明的一个实施例中，所述绝缘阻断区通过刻蚀所述半导体层形成凹陷区域，并在所述凹陷区域内以侧壁沉积或完全填充的方式填充预设材料制得；其中，所述填充材料为gaxo1-x；

21、或者，所述绝缘阻断区通过离子注入将所述半导体层中的半导体材料转变为绝缘半导体材料或p型半导体材料后制得。

22、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

23、本发明提供一种新型拓扑的hemt器件，充分利用了2deg在半导体层中广泛存在的特点，设计了基本单元中源、漏极之间的最短直线连线不经过栅极的新型拓扑结构，进而基于新型拓扑结构的原理，延伸出多种栅极、源极和漏极组合的拓扑结构，这些拓扑结构在电气特性上具有共同特点：首先，基本单元中源、漏极之间的电场分布主要作用在绝缘阻断区上，而传统hemt器件拓扑结构的源、漏极之间的电场分布全部作用在栅极上，因此本发明提提供的hemt器件可以改善漏极电压对栅极性能的影响；其次，基本单元中栅、源极和栅、漏极之间的电场分布不是均匀的，以栅漏之间的电场分布为例，越靠近漏极的栅极部分所承受的电场越强，而传统hemt器件中栅、极和源、漏极之间的电场分布是均匀的，因此上述hemt器件可以获得不同的栅极开启特性，更适合一些特殊的应用场景，例如获得不同的dv/dt和di/dt的特性；再次，源漏沟道导通时，2deg中的电流导通路径和源漏电极间电场方向不必重合也不一定平行，甚至部分区域电流方向还会垂直于源漏电极间电场方向，而传统hemt器件拓扑结构的源漏之间的电流方向与源漏电极之间的电场方向是平行或重合的，因此本发明提供的hemt器件可以有效减少载流子被电场持续加速而引发的热载流子发射效应，使得载流子更不容易脱离2deg而进入半导体材料表面或者缓冲区并最终造成电流崩塌，进而提高器件的可靠性；更进一步地，由于部分栅极到达漏极的路径会先经过源极，因此在器件关断时源极电位会给予栅极天然的保护屏障，同时也更有利于源极场板发挥作用，达到改善器件耐压特性和开启时的动态特性的目的。

24、以下将结合附图及实施例对本发明做进一步详细说明。