一种氮化镓器件以及制备方法与流程

本发明涉及半导体，尤其涉及一种氮化镓器件以及制备方法。

背景技术：

1、氮化镓器件因为沟道层和势垒层形成的异质结存在大量浓度的二维电子气（2deg），使其具有卓越的电学性能。

2、目前使用的氮化镓器件中，栅极漏电流过大且栅极结构和源极之间的沟道区以及栅极结构和漏极之间的沟道区的电阻太大。

技术实现思路

1、本发明提供了一种氮化镓器件以及制备方法，以降低栅极漏电流，并且降低栅极结构和源极之间的沟道区以及栅极结构和漏极之间的沟道区的电阻。

2、根据本发明的一方面，提供了一种氮化镓器件，包括：

3、衬底；

4、外延层，所述外延层位于所述衬底的表面；

5、栅极结构，所述栅极结构位于所述外延层远离所述衬底的表面，所述栅极结构包括掺杂的ⅲ-ⅴ族半导体层和栅极；所述掺杂的ⅲ-ⅴ族半导体层位于所述外延层远离所述衬底的表面；所述栅极位于所述掺杂的ⅲ-ⅴ族半导体层远离所述外延层的表面；

6、源极，所述源极位于所述外延层远离所述衬底的表面；

7、漏极，所述漏极位于所述外延层远离所述衬底的表面；

8、第一保护层，所述第一保护层覆盖所述栅极结构，且至少覆盖所述栅极结构的侧面；

9、第二保护层，所述第二保护层覆盖所述栅极结构、所述第一保护层、所述栅极结构和所述源极之间的沟道区以及所述栅极结构和所述漏极之间的沟道区，所述第二保护层中覆盖所述栅极结构和所述源极之间的沟道区以及所述栅极结构和所述漏极之间的沟道区的部分包括掺杂的半导体层。

10、可选地，所述第一保护层包括第一氮化硅层，所述第一氮化硅层覆盖所述栅极结构的侧面。

11、可选地，所述第一保护层包括第一氮化硅层和第一氮化铝层；

12、所述第一氮化铝层覆盖所述栅极结构的侧面以及所述栅极结构远离所述外延层的表面；

13、所述第一氮化硅层位于所述第一氮化铝层远离所述栅极结构的一侧，且所述第一氮化硅层在所述衬底的正投影覆盖所述栅极结构的侧面在所述衬底的正投影。

14、可选地，所述第二保护层包括第二氮化铝层、第二氮化硅层和钝化层；

15、所述第二氮化铝层覆盖所述栅极结构、所述第一保护层、所述栅极结构和所述源极之间的沟道区以及所述栅极结构和所述漏极之间的沟道区，所述第二氮化铝层中覆盖所述栅极结构和所述源极之间的沟道区以及所述栅极结构和所述漏极之间的沟道区的部分为掺杂的第二氮化铝层；

16、所述第二氮化硅层位于所述第二氮化铝层远离所述衬底的表面；

17、所述钝化层位于所述第二氮化硅层远离所述第二氮化铝层的表面。

18、可选地，所述第二氮化铝层中覆盖所述栅极结构和所述源极之间的沟道区以及所述栅极结构和所述漏极之间的沟道区的部分为掺杂有氧原子的第二氮化铝层。

19、根据本发明的另一方面，提供了另一种氮化镓器件的制备方法，包括：

20、提供衬底；

21、在所述衬底的表面形成外延层；

22、在所述外延层远离所述衬底的表面形成栅极结构，其中，所述栅极结构包括掺杂的ⅲ-ⅴ族半导体层和栅极；所述掺杂的ⅲ-ⅴ族半导体层位于所述外延层远离所述衬底的表面；所述栅极位于所述掺杂的ⅲ-ⅴ族半导体层远离所述外延层的表面；

23、在所述外延层远离所述衬底的表面形成源极；

24、在所述外延层远离所述衬底的表面形成漏极；

25、形成第一保护层，其中，所述第一保护层覆盖所述栅极结构，且至少覆盖所述栅极结构的侧面；

26、形成第二保护层，其中，所述第二保护层覆盖所述栅极结构、所述第一保护层、所述栅极结构和所述源极之间的沟道区以及所述栅极结构和所述漏极之间的沟道区，所述第二保护层中覆盖所述栅极结构和所述源极之间的沟道区以及所述栅极结构和所述漏极之间的沟道区的部分包括掺杂的半导体层。

27、可选地，形成第一保护层包括：

28、形成包括第一氮化硅层的第一保护层，其中，所述第一氮化硅层覆盖所述栅极结构的侧面。

29、可选地，形成第一保护层包括：

30、在所述栅极结构的侧面以及所述栅极结构远离所述外延层的表面形成第一氮化铝层；

31、在所述第一氮化铝层远离所述栅极结构的一侧形成第一氮化硅层，其中，所述第一氮化硅层在所述衬底的正投影覆盖所述栅极结构的侧面在所述衬底的正投影。

32、可选地，形成第二保护层包括：

33、形成第二氮化铝层，其中，所述第二氮化铝层覆盖所述栅极结构、所述第一保护层、所述栅极结构和所述源极之间的沟道区以及所述栅极结构和所述漏极之间的沟道区，所述第二氮化铝层中覆盖所述栅极结构和所述源极之间的沟道区以及所述栅极结构和所述漏极之间的沟道区的部分为掺杂的第二氮化铝层；

34、在所述第二氮化铝层远离所述衬底的表面形成第二氮化硅层；

35、在所述第二氮化硅层远离所述第二氮化铝层的表面形成钝化层。

36、可选地，形成第二氮化铝层包括：

37、在所述栅极结构、所述第一保护层、所述栅极结构和所述源极之间的沟道区以及所述栅极结构和所述漏极之间的沟道区形成第二氮化铝层；

38、对所述第二氮化铝层中覆盖所述栅极结构和所述源极之间的沟道区以及所述栅极结构和所述漏极之间的沟道区的部分掺杂氧原子，以形成掺杂有氧原子的第二氮化铝层。

39、本发明实施例提供的技术方案，覆盖栅极结构的侧面的保护层与覆盖栅极结构和源极之间的沟道区以及栅极结构和漏极之间的沟道区的保护层的膜层不完全相同，且厚度也是不同的，可以实现独立调节栅极结构侧面以及沟道区两个区域的二维电子气浓度。

40、具体的，第一保护层至少覆盖栅极结构的侧面，第二保护层覆盖栅极结构、第一保护层、栅极结构和源极之间的沟道区以及栅极结构和漏极之间的沟道区，即覆盖栅极结构的侧面的保护层有第一保护层和第二保护层，增加了覆盖栅极结构的侧面的保护层的厚度，增大了覆盖栅极结构的侧面的保护层的厚度和电阻，降低了栅极漏电流。

41、第二保护层中覆盖栅极结构和源极之间的沟道区以及栅极结构和漏极之间的沟道区的部分包括掺杂的半导体层，提高了沟道区的二维电子气浓度，从而降低了电阻和器件损耗。

42、综上，本发明实施例的技术方案可以实现独立调节栅极结构侧面以及沟道区两个区域的二维电子气浓度，从而降低了栅极漏电流，并且降低了栅极结构和源极之间的沟道区以及栅极结构和漏极之间的沟道区的电阻，减少了器件损耗。

43、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：

1.一种氮化镓器件，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的氮化镓器件，其特征在于，所述第一保护层包括第一氮化硅层，所述第一氮化硅层覆盖所述栅极结构的侧面。

3.根据权利要求1所述的氮化镓器件，其特征在于，所述第一保护层包括第一氮化硅层和第一氮化铝层；

4.根据权利要求1-3任一所述的氮化镓器件，其特征在于，所述第二保护层包括第二氮化铝层、第二氮化硅层和钝化层；

5.根据权利要求4所述的氮化镓器件，其特征在于，所述第二氮化铝层中覆盖所述栅极结构和所述源极之间的沟道区以及所述栅极结构和所述漏极之间的沟道区的部分为掺杂有氧原子的第二氮化铝层。

6.一种氮化镓器件的制备方法，其特征在于，包括：

7.根据权利要求6所述的氮化镓器件的制备方法，其特征在于，

8.根据权利要求6所述的氮化镓器件的制备方法，其特征在于，

9.根据权利要求6-8任一所述的氮化镓器件的制备方法，其特征在于，形成第二保护层包括：

10.根据权利要求9所述的氮化镓器件的制备方法，其特征在于，

技术总结
本发明公开了一种氮化镓器件以及制备方法。该氮化镓器件包括：衬底、外延层和栅极结构，栅极结构位于外延层远离衬底的表面，栅极结构包括掺杂的Ⅲ‑Ⅴ族半导体层和栅极；第一保护层，第一保护层覆盖栅极结构，且至少覆盖栅极结构的侧面；第二保护层，第二保护层覆盖栅极结构、第一保护层、栅极结构和源极之间的沟道区以及栅极结构和漏极之间的沟道区，第二保护层中覆盖栅极结构和源极之间的沟道区以及栅极结构和漏极之间的沟道区的部分包括掺杂的半导体层。本发明实施例提供的技术方案降低了栅极漏电流，并且降低了栅极结构和源极之间的沟道区以及栅极结构和漏极之间的沟道区的电阻。

技术研发人员：金航帅,韦建松,刘少锋
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：2024/2/21