耗尽型氮化镓HEMT器件及其制造方法与流程

本申请涉及半导体领域，尤其涉及一种耗尽型氮化镓hemt器件及其制造方法。

背景技术：

1、本部分的描述仅提供与本申请公开相关的背景信息，而不构成现有技术。

2、由于氮化镓材料生长技术的局限性，目前的主流氮化镓hemt器件都是横向器件，无法像硅功率器件通过在垂直方向增加漂移区厚度来降低电场，氮化镓hemt需要引入场板来管理横向的电场分布，防止局部电场过强，引起击穿，现有的技术都是通过多层场板来调节电场。图1所示的氮化镓hemt器件采用了三层阶梯型场板的结构。如图2所示，由于各层场板之间的不连续性，会在各层场板衔接处存在电场尖峰，严重时，会损坏器件。

3、应该注意，上面对技术背景的介绍只是为了方便对本申请的技术方案进行清楚、完整的说明，并方便本领域技术人员的理解而阐述的。不能仅仅因为这些方案在本申请的背景技术部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。

技术实现思路

1、经过本发明人创造性的研究和发现，理论上如图3示出的耗尽型氮化镓hemt器件具有最优的电场分布，其场板无台阶，而是具有一定倾角的斜坡。但是这种有固定角度的斜坡在工艺上无法量产控制。

2、基于前述的现有技术缺陷，本申请中耗尽型氮化镓hemt器件，具有较佳的电场分布并且可以实现量产。

3、为了实现上述目的，本申请提供了如下的技术方案：一种耗尽型氮化镓hemt器件，包括：

4、异质结；

5、形成在所述异质结上的栅介质部；

6、形成在所述异质结上源电极和漏电极；

7、形成在所述栅介质部上的栅极机构，所述栅极机构包括至少一个中间部和与所述中间部对应的栅极部，所述中间部具有自上而下逐渐向内倾斜的导向单元，所述栅极部包括形成在所述导向单元上的倾斜单元和自所述倾斜单元的下端水平向内延伸的水平单元。

8、优选地，还包括介质部，所述介质部上开设有多个自上而下逐渐变小的凹槽；每个所述凹槽内均设置至少一个所述中间部和与该所述中间部对应的所述栅极部。

9、优选地，多个导向单元的斜率自上而下逐渐变小或不变。

10、优选地，临近于所述漏电极的多个水平单元分别形成场板。

11、优选地，所述栅极机构还包括第一水平部和第二水平部，所述第一水平部自位于最上方并且临近于所述源电极的倾斜单元的上端朝向所述源电极延伸，所述第二水平部自位于最上方并且临近于所述漏电极的倾斜单元的上端朝向所述漏极延伸，其中，所述第二水平部用于形成场板。

12、优选地，多个栅极部、所述第一水平部和所述第二水平部为一体式构造。

13、优选地，所述介质部包括多个介质层以及形成在每两个相邻的介质层之间的刻蚀停止层，除去位于最下方的所述凹槽之外的其余凹槽的底壁由一个介质层的露出部分的上表面形成，该凹槽的侧壁由位于一个所述介质层上方的刻蚀停止层的内侧壁和位于该刻蚀停止层上方的另一个介质层的内侧壁形成。

14、优选地，所述中间部的外侧壁与所述凹槽的内侧壁紧贴，所述中间部的底壁与所述凹槽的底壁紧贴。

15、优选地，相邻的两个所述栅极部中位于上方的栅极部的水平单元的内端与位于下方的栅极部的倾斜单元的上端连接。

16、优选地，所述导向单元形成在所述中间部的内侧。

17、优选地，所述中间部由spacer材料制成，所述栅极部由栅极金属制成。

18、本申请实施例公开了一种耗尽型氮化镓hemt器件的制造方法，包括以下步骤：

19、在衬底上依次形成缓冲层、异质结、栅介层、源电极、漏电极；

20、在形成源电极和漏电极后，淀积介质部，其中，介质部包括多个介质层以及形成在每两个相邻的介质层之间的刻蚀停止层；

21、在形成介质部后，在源电极和漏电极之间进行开口直至栅介质层，从而形成阶梯槽，所述阶梯槽包括自上至下逐渐变小的多个凹槽；

22、在形成阶梯槽后，淀积中间材料；

23、在淀积后对中间材料进行处理，从而形成位于所述凹槽内的中间部；其中，所述中间部包括具有自上而下逐渐向内倾斜的导向单元；

24、在形成中间部后，在介质层露出的部分和中间部露出的部分上形成栅极金属；

25、在形成栅极金属后，对栅极金属进行处理，从而形成呈阶梯状的栅极机构，其中，所述栅极机构包括形成在所述导向单元上的栅极部和沿水平方向延伸的水平单元。

26、优选地，步骤“在形成介质部后，在源电极和漏电极之间进行开口直至栅介质层，从而形成阶梯槽，所述阶梯槽包括自上至下逐渐变小的多个凹槽”包括，自位于上方的介质层的上表面向下开口，并且贯穿下一个刻蚀停止层直至下一个介质层的上表面，依序重复多次形成多个除去位于最下方的凹槽，再对位于最下方的介质层进行开口直至栅介质层从而形成位于最下方的凹槽。

27、优选地，步骤“在淀积后对中间材料进行处理，从而形成位于所述凹槽内的中间部；其中，所述中间部包括具有自上而下逐渐向内倾斜的导向单元”中，通过回刻工艺将中间材料制作成中间部。

28、优选地，步骤“在形成栅极金属后，形成呈阶梯状的栅极部，其中，所述栅极部形成在所述导向单元上”中，通过光刻或刻蚀，从而将栅极金属制成各个栅极部。

29、借由以上的技术方案，本申请的有益效果在于：通过在各层场板的台阶处增加中间部，能够减缓台阶处的坡度，形成较为平滑的台阶，并且还可以在此缓坡上形成的场板结构(水平单元)，各层之间衔接较为平滑，这样会优化器件的电场分布，降低电场分布。同时，此结构也不会增加工艺的光掩膜版，成本较低。

30、参照后文的说明和附图，详细公开了本申请的特定实施例，指明了本申请的原理可以被采用的方式。应该理解，本申请的实施例在范围上并不因而受到限制。在所附权利要求的精神和条款的范围内，本申请的实施例包括许多改变、修改和等同。

31、针对一种实施例描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施例中使用，与其它实施例中的特征相组合，或替代其它实施例中的特征。

32、应该强调，术语“包括/包括”在本文使用时指特征、整件、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、整件、步骤或组件的存在或附加。

技术特征：

1.一种耗尽型氮化镓hemt器件，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的耗尽型氮化镓hemt器件，其特征在于，还包括介质部，所述介质部上开设有多个自上而下逐渐变小的凹槽；每个所述凹槽内均设置至少一个所述中间部和与该所述中间部对应的所述栅极部。

3.根据权利要求2所述的耗尽型氮化镓hemt器件，其特征在于，多个导向单元的斜率自上而下变小或不变。

4.根据权利要求2所述的耗尽型氮化镓hemt器件，其特征在于，临近于所述漏电极的多个水平单元分别形成场板。

5.根据权利要求4所述的耗尽型氮化镓hemt器件，其特征在于，所述栅极机构还包括第一水平部和第二水平部，所述第一水平部自位于最上方并且临近于所述源电极的倾斜单元的上端朝向所述源电极延伸，所述第二水平部自位于最上方并且临近于所述漏电极的倾斜单元的上端朝向所述漏极延伸，其中，所述第二水平部用于形成场板。

6.根据权利要求5所述的耗尽型氮化镓hemt器件，其特征在于，多个栅极部、所述第一水平部和所述第二水平部为一体式构造。

7.根据权利要求2所述的耗尽型氮化镓hemt器件，其特征在于，所述介质部包括多个介质层以及形成在每两个相邻的介质层之间的刻蚀停止层，除去位于最下方的所述凹槽之外的其余凹槽的底壁由一个介质层的露出部分的上表面形成，该凹槽的侧壁由位于一个所述介质层上方的刻蚀停止层的内侧壁和位于该刻蚀停止层上方的另一个介质层的内侧壁形成。

8.根据权利要求7所述的耗尽型氮化镓hemt器件，其特征在于，所述中间部的外侧壁与所述凹槽的内侧壁紧贴，所述中间部的底壁与所述凹槽的底壁紧贴。

9.根据权利要求2所述的耗尽型氮化镓hemt器件，其特征在于，相邻的两个所述栅极部中位于上方的栅极部的水平单元的内端与位于下方的栅极部的倾斜单元的上端连接。

10.根据权利要求1所述的耗尽型氮化镓hemt器件，其特征在于，所述导向单元形成在所述中间部的内侧。

11.根据权利要求1所述的耗尽型氮化镓hemt器件，其特征在于，所述中间部由spacer材料制成，所述栅极部由栅极金属制成。

12.一种耗尽型氮化镓hemt器件的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

13.根据权利要求12所述的耗尽型氮化镓hemt器件的制造方法，其特征在于，

14.根据权利要求12所述的耗尽型氮化镓hemt器件的制造方法，其特征在于，

15.根据权利要求12所述的耗尽型氮化镓hemt器件的制造方法，其特征在于，

技术总结
本申请提供了一种耗尽型氮化镓HEMT器件，包括：异质结；形成在所述异质结上的栅介质部；形成在所述异质结上源电极和漏电极；形成在所述栅介质部上的栅极机构，所述栅极机构包括至少一个中间部和与所述中间部对应的栅极部，所述中间部具有自上而下逐渐向内倾斜的导向单元，所述栅极部包括形成在所述导向单元上的倾斜单元和自所述倾斜单元的下端水平向内延伸的水平单元。本申请通过在各层场板的台阶处增加中间部，能够减缓台阶处的坡度，形成较为平滑的台阶，并且还可以在此缓坡上形成的场板结构，各层之间衔接较为平滑，这样会优化器件的电场分布，降低电场分布。同时，此结构也不会增加工艺的光掩膜版，成本较低。

技术研发人员：姜涛
受保护的技术使用者：深圳镓楠半导体科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/21