一种GaNHEMT器件结构及其制备方法与流程

本发明涉及半导体，尤其涉及一种gan hemt器件结构及其制备方法。

背景技术：

1、图1是一种gan hemt器件的结构示意图，参考图1，在gan基hemt中势垒层80和沟道层60的异质结可以获得较高的二维电子气。为提高势垒层80和沟道层60的能带，可以在势垒层80和沟道层60之间插入一层1-2nm的aln空间层70。一方面形成深且窄的量子阱从而提高沟道的电子密度，另一方面可以抑制二维电子气渗入到势垒层中受到合金散射，从而提高电子迁移率。然而aln空间层70的厚度太薄对形成深且窄的量子阱作用不大，太厚又会给势垒层80引入较大的应力，会降低势垒层80的晶体质量导致迁移率低。由此可见，aln空间层70的厚度起到很重要的作用。然而由于aln材料的迁移性能较差，难以生长成良好的二维aln晶体薄膜，1-2nm的aln空间层70的微观厚度不超过单分子层，在实际生长中很难控制其达到一个平整的表面，而且在aln空间层厚度较薄的区域处容易引起电极局部击穿，从而会增大器件的漏电现象。

技术实现思路

1、本发明提供了一种gan hemt器件结构及其制备方法，以减小器件的漏电现象，提高器件的可靠性。

2、根据本发明的一方面，提供了一种gan hemt器件结构，包括：

3、依次层叠设置的衬底、成核层、缓冲层、过渡层、超晶格层、沟道层、空间层、势垒层和帽层；

4、其中，空间层的材料为氮化硼。

5、可选的，空间层的厚度为1-10nm。

6、可选的，超晶格层包括n个交替层，每一交替层包括层叠设置的algan层和aln层，5≤n≤100。

7、可选的，超晶格层的厚度为1.5-2.5μm。

8、可选的，衬底的材料为硅、碳化硅和蓝宝石中的任意一种；

9、缓冲层和成核层的材料为aln；

10、过渡层的材料为algan；

11、沟道层的材料为gan；

12、势垒层的材料为algan；

13、帽层的材料为gan。

14、可选的，缓冲层的厚度为100-300nm；

15、过渡层的厚度为80-200nm；

16、沟道层的厚度为1-2μm。

17、根据本发明的另一方面，提供了一种gan hemt器件结构的制备方法，包括：

18、提供一衬底；

19、在衬底表面依次形成成核层、缓冲层、过渡层、超晶格层、沟道层、空间层、势垒层和帽层；

20、其中，空间层的材料为氮化硼。

21、可选的，形成空间层，包括：

22、通过bcl3与nh3的混合气体或者b2h4与nh3的混合气体在800-1100℃的条件下热分解后发生化学反应沉积形成空间层。

23、可选的，在形成衬底之后，还包括：

24、在1000-1200℃的条件下通入氢气对衬底进行表面处理，去除衬底表面的污染物。

25、可选的，通过金属有机物化学气相淀积或分子束外延形成衬底、成核层、缓冲层、过渡层、超晶格层、沟道层、势垒层和帽层。

26、本发明实施例技术方案提供的gan hemt器件结构，包括：依次层叠设置的衬底、成核层、缓冲层、过渡层、超晶格层、沟道层、空间层、势垒层和帽层；其中，空间层的材料为氮化硼。氮化硼材料的禁带宽度(6.4ev)比aln材料的禁带宽度(6.2ev)高，容易形成更窄更深的量子阱从而提高沟道电子密度。且氮化硼材料的本身的迁移能力较好，容易形成较好的二维材料，在生长过程中容易控制其厚度以及均匀性，采用氮化硼材料可以形成厚度均匀的空间层，解决了aln空间层较薄引起的局部击穿的问题，从而减小了器件的漏电现象。氮化硼材料的空间层可为后续生长的势垒层提供较大压应力来尽可能最大程度抵消异质衬底对外延层带来的张应力，从而使整个外延器件趋于平整或者略微凸起的状态，这样更有利于外延层生长且不会出现破裂，提高了外延材料的晶体质量，进而提升器件的可靠性。

27、应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。

技术特征：

1.一种gan hemt器件结构，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的gan hemt器件结构，其特征在于：

3.根据权利要求1所述的gan hemt器件结构，其特征在于：

4.根据权利要求1所述的gan hemt器件结构，其特征在于：

5.根据权利要求1所述的gan hemt器件结构，其特征在于：

6.根据权利要求1所述的gan hemt器件结构，其特征在于：

7.一种gan hemt器件结构的制备方法，其特征在于，包括：

8.根据权利要求7所述的gan hemt器件结构的制备方法，其特征在于，形成空间层，包括：

9.根据权利要求7所述的gan hemt器件结构的制备方法，其特征在于，在形成衬底之后，还包括：

10.根据权利要求7所述的gan hemt器件结构的制备方法，其特征在于：

技术总结
本发明公开了一种GaN HEMT器件结构及其制备方法，GaN HEMT器件结构包括：依次层叠设置的衬底、成核层、缓冲层、过渡层、超晶格层、沟道层、空间层、势垒层和帽层；其中，所述空间层的材料为氮化硼。本发明可以减小器件的漏电现象，提高器件的可靠性。

技术研发人员：卢云霞,冯猛,王嘉宾,胡自强
受保护的技术使用者：英诺赛科（苏州）半导体有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15