一种抗反向导通电流的凹栅增强型GaNHEMT及制作方法

本发明涉及凹栅增强型gan hemt领域，尤其涉及一种抗反向导通电流的凹栅增强型gan hemt及制作方法。

背景技术：

1、凹栅增强型gan hemt凭借其击穿电压高和导通电阻小等优势在功率器件的应用上具有取代si基器件得巨大潜力。除了击穿电压高和导通电阻小等优势外，凹栅增强型ganhemt也使得无源器件在电力电子装置中更加小型化、轻量化。其中，凹栅技术是指在器件制备过程中，将栅下的势垒层刻蚀掉，这样使得整个沟道的二维电子气浓度降低，进而使栅极下方的导带底升高到费米能级之上，从而使凹栅增强型gan hemt实现增强型应用。

2、因材料特性和导通机理的原因，凹栅增强型gan hemt并没有体二极管，所以在凹栅增强型gan hemt关断时，其反向导通电流也会更大，因此关断功耗也更高。现急需一种能抑制反向导通电流的凹栅增强型gan hemt。

技术实现思路

1、本发明提供了一种具有一种抗反向导通电流的凹栅增强型gan hemt及制作方法，以抑制凹栅增强型gan hemt在关断时的反向导通电流。

2、根据本发明的第一方面，提供了一种抗反向导通电流的凹栅增强型gan hemt结构，包括：

3、衬底；

4、缓冲层，形成于所述衬底上；

5、pn结，形成于所述缓冲层上，且所述pn结包括p型掺杂区以及n型掺杂区，所述n型掺杂区形成于部分所述p型掺杂区的表层，且所述p型掺杂区包裹所述n型掺杂区；

6、分隔层，形成于所述pn结上，且覆盖所述p型掺杂区与所述n型掺杂区；

7、凹栅增强型gan hemt器件，形成于所述分隔层上；且所述凹栅增强型gan hemt器件包括在所述分隔层上依次形成的第一成核层、沟道层以及势垒层；所述势垒层上开设有第一凹槽，所述第一凹槽贯穿所述势垒层，所述第一凹槽内填充有栅介质层以及栅极金属以形成栅极；且所述栅极两侧的势垒层上分别形成有源极和漏极；且所述源极、所述栅极以及所述漏极之间的空隙中填充有钝化层；

8、阳极以及阴极，所述阳极与p型掺杂区电性连接，且所述阳极电性连接至所述源极；所述阴极与n型掺杂区电性连接，且所述阴极电性连接至所述漏极；

9、其中，所述n型掺杂区覆盖所述漏极下方的区域，且延伸至所述栅极下方的区域。

10、可选的，所述凹栅增强型gan hemt还包括形成于所述栅极顶端的场板结构。

11、可选的，所述p型掺杂区和所述n型掺杂区分别掺杂有镁离子和硅离子。

12、可选的，所述p型掺杂区中的掺杂浓度为1*1017～2*1017cm-3；n型掺杂区中的掺杂浓度为2*1018～6*1018cm-3。

13、可选的，所述p型掺杂区和所述n型掺杂区掺杂的镁离子和硅离子分别经选区退火后激活。

14、可选的，所述衬底为si基衬底。

15、可选的，所述分隔层的材料包括氧化铝，所述第一成核层的材料包括aln，所以沟道层的材料为gan，所述势垒层的材料是algan。

16、可选的，所述钝化层的材料为氧化铝。

17、根据本发明的第二方面，提供了一种抗反向导通电流的凹栅增强型gan hemt的制备方法，用于制作本发明第一方面及可选方案所提供的抗反向导通电流的凹栅增强型ganhemt，所述制备方法包括：

18、提供一衬底，

19、在所述衬底的顶端上形成缓冲层；

20、在所述缓冲层上形成p型掺杂区，并在所述p型掺杂区的部分区域的表层形成n型掺杂区，以形成pn结；

21、在所述pn结上形成分隔层，所述分隔层覆盖所述p型掺杂区与所述n型掺杂区；

22、在所述分隔层的顶端形成所述凹栅增强型gan hemt器件；

23、形成阳极和阴极；其中所述阳极和所述p型掺杂区电性连接，且所述阳极还电性连接所述凹栅增强型gan hemt器件的源极；所述阴极和所述n型掺杂区电性连接，且所述阴极电性连接所述凹栅增强型gan hemt器件的漏极；

24、其中，所述n型掺杂区覆盖所述漏极下方的区域，且延伸至所述凹栅增强型ganhemt器件的栅极下方区域。

25、可选的，在所述缓冲层上形成p型掺杂区，并在所述p型掺杂区的部分区域的表层形成n型掺杂区，以形成pn结；具体包括：

26、在所述缓冲层上形成gan层；

27、在所述gan层内形成p型掺杂区，并在所述p型掺杂区内形成n型掺杂区，所述p型掺杂区与所述n型掺杂区接触形成pn结。

28、可选的，所述在gan层内形成p型掺杂区具体包括：

29、对所述gan层的第一区域进行p型离子注入；

30、对注入的p型离子进行快速热退火激活或者激光退火激活，以形成所述p型掺杂区。

31、可选的，在所述p型掺杂区的部分区域的表层形成n型掺杂区，包括：

32、对所述p型掺杂区的第一区域进行n型离子注入；

33、对注入的n型离子进行快速热退火激活或者激光退火激活，以形成所述n型掺杂区。

34、可选的，在所述分隔层的顶端形成所述凹栅增强型gan hemt器件，具体包括；

35、在所述分隔层上依次形成第一成核层、沟道层以及势垒层；

36、形成隔离台阶，其中所述隔离台阶包括沿第一方向位于所述缓冲层两端的第一隔离台阶以及沿第一方向位于所述分隔层两端的第二隔离台阶；

37、在所述势垒层中形成第一凹槽；

38、在所述第一凹槽两侧的所述势垒层表面分别沉积源极金属和漏极金属，以形成源极和漏极；

39、在所述第一凹槽的底部和侧壁沉积栅介质后在第一凹槽内沉积栅极金属，以形成栅极；

40、在所述源极、所述栅极以及所述漏极之间的空隙中填充钝化层。

41、可选的，所述形成隔离台阶，具体包括：

42、沿所述第一方向的两端刻蚀所述隔离层以及所述pn结，以在所述缓冲层的两端形成第一隔离台阶；

43、沿所述第一方向的两端刻蚀所述势垒层、沟道层以及第一成核层，以在所述隔离层的两端形成第二隔离台阶。

44、可选的，制作阳极和阴极具体包括：

45、在所述第一隔离台阶、所述第二隔离台阶、凹栅增强型gan hemt器件的表面沉积钝化层；

46、在所述钝化层中形成若干开孔，所述若干开孔分别贯穿至所述p型掺杂区、所述源极、所述栅极、所述漏极以及所述n型掺杂区；

47、沉积电极金属层，所述电极金属层填充所述若干通孔，其中，与所述p型掺杂区电性连接的电极金属层构成所述阳极，与所述n型掺杂区电性连接的电极金属层构成所述阴极，且所述阳极与所述源极电性连接；所述阴极与所述漏极电性连接。

48、可选的，该方法还包括：形成场板结构，其中，所述场板结构为沉积在贯穿至所述栅极开孔内的所述电极金属层。

49、根据本发明的第三方面，提供了一种半导体器件，包括本发明第一方面及可选方案所提供的抗反向导通电流的凹栅增强型gan hemt。

50、根据本发明的第四方面，提供了一种电子设备，包括本发明第三方面所提供的半导体器件。

51、根据本发明的第五方面，提供了一种半导体器件的制备方法，包括本发明第二方面及可选方案所提供的抗反向导通电流的凹栅增强型gan hemt的制备方法。

52、根据本发明的第六方面，提供了一种电子设备的制备方法，包括本发明第五方面提供的所述半导体器件的制备方法。

53、通过在所述缓冲层上形成所述pn结作为所述凹栅增强型gan hemt的体二极管，以抑制所述凹栅增强型gan hemt的反向导通电流。