P型栅HEMT器件及其制备方法与流程

本申请属于半导体，尤其涉及一种p型栅hemt器件及其制备方法。

背景技术：

1、目前，高电子迁移率晶体管（high electron mobility transistor；hemt），也称调制掺杂场效应管，是场效应晶体管的一种。目前，以氮化镓（gan）为核心材料的hemt器件正逐渐成为主流的hemt器件，相比于si和sic功率器件，采用algan/gan异质结的gan hemt功率器件可在同等的击穿电压条件下获得更低的比导通电阻。

2、目前商业用的hemt器件的主要为栅极使用了p-gan材料的增强型（e-mode）hemt器件，现有的e-mode hemt器件的在开关过程中容易出现电流坍塌的现象。

技术实现思路

1、本申请的目的在于提供一种p型栅hemt器件及其制备方法，旨在解决传统的e-mode hemt器件在开关过程中的电流坍塌的问题。

2、本申请实施例的第一方面提了一种p型栅hemt器件，包括：由下至上依次层叠设置的衬底层、缓冲层、沟道层和势垒层；以及沿第一方向依次相互间隔地设置在所述势垒层上的源极结构、栅极结构和漏极结构；所述栅极结构包括p-gan结构层和栅极金属层，所述p-gan结构层设置在所述势垒层上，所述栅极金属层设置在所述p-gan结构层上；所述p-gan结构层包括沿第二方向依次相互间隔地设置在所述势垒层上的多个p-gan子结构，其中，所述第一方向与所述第二方向相互垂直，各个所述p-gan子结构均沿所述第一方向延伸，所述p-gan子结构在所述第一方向上的长度大于所述栅极金属层在所述第一方向上的宽度。

3、其中一实施例中，所述栅极金属层沿所述第二方向延伸并与每个所述p-gan子结构接触。

4、其中一实施例中，各个所述p-gan子结构的两端相互对齐。

5、其中一实施例中，所述p-gan子结构靠近所述源极结构的一端与所述源极结构的距离等于所述栅极结构与所述源极结构的距离。

6、其中一实施例中，所述栅极结构还包括绝缘层，所述绝缘层设置在所述p-gan结构层与所述栅极金属层之间。

7、其中一实施例中，相邻的两个所述p-gan子结构之间的间距的取值范围为0.25微米至1微米。

8、其中一实施例中，栅极金属层与所述源极结构之间的距离小于栅极金属层与所述漏极结构之间的距离。

9、其中一实施例中，所述p型栅hemt器件还包括氧化层，所述氧化层覆盖在所述势垒层的除与所述源极结构、所述栅极结构和所述漏极结构的接触面之外的表面。

10、其中一实施例中，所述p型栅hemt器件还包括成核层，所述成核层设置在所述衬底层与所述缓冲层之间。

11、本申请实施例的第二方面提了一种p型栅hemt器件的制备方法，包括：由下至上依次构造衬底层、缓冲层、沟道层、势垒层和p-gan层；按照预设图案对所述p-gan层进行热氧化，以将部分所述p-gan层热氧化为氧化层，所述p-gan层未被热氧化的部分则组成嵌在所述氧化层中的p-gan结构层；其中，所述p-gan结构层包括沿第二方向依次相互间隔地设置在所述势垒层上的多个p-gan子结构；刻蚀部分所述氧化层直至所述势垒层的上表面，并在所述势垒层上构造源极结构和漏极结构；在所述p-gan结构层上构造栅极金属层。

12、本发明实施例与现有技术相比存在的有益效果是：通过在第一方向上延伸的p-gan子结构，可以起到类场板的作用，均匀源极结构到漏极结构之间的电场，提高器件耐压，且不额外引入电容。此外，p-gan结构层还可以作为钝化层，有利于提升抗电流崩塌能力。

13、同时，依次相互间隔地设置的p-gan子结构一方面可以减少因p-gan子结构延长后增加的与势垒层的接触面积，减少p-gan材料对沟道的影响，另一方面，通过控制p-gan子结构之间的间距同样可以横向耗尽夹断沟道。

14、通过热氧化的工艺来构造p-gan结构层和氧化层可以避免刻蚀工艺带来的器件损伤，避免了传统的离子注入工艺可能导致的扩散问题。

技术特征：

1. 一种p型栅hemt器件，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的p型栅hemt器件，其特征在于，所述栅极金属层沿所述第二方向延伸并与每个所述p-gan子结构接触。

3.如权利要求2所述的p型栅hemt器件，其特征在于，各个所述p-gan子结构的两端相互对齐。

4.如权利要求3所述的p型栅hemt器件，其特征在于，所述p-gan子结构靠近所述源极结构的一端与所述源极结构的距离等于所述栅极结构与所述源极结构的距离。

5.如权利要求1所述的p型栅hemt器件，其特征在于，所述栅极结构还包括绝缘层，所述绝缘层设置在所述p-gan结构层与所述栅极金属层之间。

6.如权利要求1至5任一项所述的p型栅hemt器件，其特征在于，相邻的两个所述p-gan子结构之间的间距的取值范围为0.25微米至1微米。

7.如权利要求1至5任一项所述的p型栅hemt器件，其特征在于，栅极金属层与所述源极结构之间的距离小于栅极金属层与所述漏极结构之间的距离。

8.如权利要求1至5任一项所述的p型栅hemt器件，其特征在于，所述p型栅hemt器件还包括氧化层，所述氧化层覆盖在所述势垒层的除与所述源极结构、所述栅极结构和所述漏极结构的接触面之外的表面。

9.如权利要求1至5任一项所述的p型栅hemt器件，其特征在于，所述p型栅hemt器件还包括成核层，所述成核层设置在所述衬底层与所述缓冲层之间。

10.一种p型栅hemt器件的制备方法，其特征在于，包括：

技术总结
一种P型栅HEMT器件及其制备方法，P型栅HEMT器件包括由下至上依次层叠设置的衬底层、缓冲层、沟道层和势垒层；以及沿第一方向依次相互间隔地设置在势垒层上的源极结构、栅极结构和漏极结构。栅极结构包括P‑GaN结构层和栅极金属层，P‑GaN结构层设置在势垒层上，栅极金属层设置在P‑GaN结构层上；P‑GaN结构层包括沿第二方向依次相互间隔地设置在势垒层上的多个P‑GaN子结构，其中，第一方向与第二方向相互垂直。通过在第一方向上延伸的P‑GaN子结构，可以起到类场板的作用，均匀源极结构到漏极结构之间的电场，提高器件耐压，且不额外引入电容。此外，P‑GaN结构层还可以作为钝化层，有利于提升抗电流崩塌能力。

技术研发人员：古佳茜
受保护的技术使用者：深圳天狼芯半导体有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/7