非合金欧姆接触的GaN HEMT器件的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及半导体器件技术领域，特别是涉及一种非合金欧姆接触的GaNHEMT器件。
【背景技术】
[0002]由于宽禁带半导体氮化镓(GaN)材料具有超高的Johnson优值(5THzV)，其器件沟道尺寸达到1nm量级时，击穿电压仍能保持在1V左右，已逐渐引起了国内外广泛重视，在要求高转换效率和精确阈值控制、宽带、大动态范围的电路(如超宽带ADC、DAC)的数字电子领域具有广阔和特殊的应用前景，尤其适用于支持国防通信、机载和空间系统。目前，GaNHEMT逻辑器件的加工尺度已进入了GaN纳电子的范畴，fT已达到190GHz，正向着300GHz到500GHz进军，成为第三代半导体发展中的一个新的机遇，在超高速领域具有非常广阔的发展潜力。
[0003]但是，由于常规GaN器件受限于GaN盖帽层功函数较高，常规掺杂方式无法实现等缺陷，目前无法形成良好欧姆接触，导致器件功率衰退严重。为了实现良好欧姆接触，业界通常的做法是采用高温退火的方式实现欧姆接触，然而，高温退火的温度达到850-900度，这已经接近了 GaN的生长温度(920度)，所以会对GaN带来晶格损伤，会加重GaN器件的漏电和电流崩塌，以及引起GaN器件的可靠性问题，是阻碍GaN器件性能提高和实际应用的主要瓶颈。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型主要解决的技术问题是提供一种非合金欧姆接触的GaNHEMT器件，能够避免高温退火对GaN器件带来晶格损伤。
[0005]为解决上述技术问题，本实用新型采用的一个技术方案是:提供一种非合金欧姆接触的GaN HEMT器件，包括由下至上依次层叠的衬底、掺杂GaN缓冲层、非掺杂GaN沟道层和非掺杂AlGaN势皇层，所述非掺杂GaN沟道层和所述非掺杂AlGaN势皇层之间形成二维电子气，所述非掺杂AlGaN势皇层的源极区域和漏极区域开设有沟槽，所述沟槽从所述非掺杂AlGaN势皇层的表面深入所述掺杂GaN缓冲层内部，所述沟槽内生长有η型InGaN外延层，在所述源极区域的η型InGaN外延层上形成有源极，在所述漏极区域的η型InGaN外延层上形成有漏极。
[0006]优选地，所述源极和所述漏极为单层或多层金属。
[0007]优选地，所述多层金属为Ti/Al/Ni/Au。
[0008]优选地，所述衬底为Si衬底、SiC衬底或蓝宝石衬底。
[0009]优选地，所述η型InGaN外延层中掺杂有Si，掺杂浓度为I X 1019_5 X 1190
[0010]优选地，所述η型InGaN外延层中In的含量随着所述η型InGaN外延层厚度增加从
O%增长到80 %。
[0011]区别于现有技术的情况，本实用新型的有益效果是:由于η型InGaN外延层的禁带宽度可低于leV，通过在η型InGaN外延层上形成源极和漏极，可以形成良好的非合金欧姆接触，无需进行高温退火，从而能够避免高温退火对GaN器件带来晶格损伤，可以提高器件的性能和可靠性，有效提高沟道二维电子气浓度，减少欧姆接触层表面和边缘粗糙度，有利于后续工艺的进行。
【附图说明】
[0012]图1是本实用新型实施例非合金欧姆接触的GaNHEMT器件的结构示意图。
【具体实施方式】
[0013]下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0014]参见图1，是本实用新型实施例非合金欧姆接触的GaNHEMT器件的结构示意图。本实施例的非合金欧姆接触的GaN HEMT器件包括由下至上依次层叠的衬底1、掺杂GaN缓冲层
2、非掺杂GaN沟道层3和非掺杂AlGaN势皇层4，非掺杂GaN沟道层3和非掺杂AlGaN势皇层4之间形成二维电子气31，非掺杂AlGaN势皇层4的源极区域和漏极区域开设有沟槽41，沟槽41从非掺杂AlGaN势皇层4的表面深入掺杂GaN缓冲层2内部，沟槽41内生长有η型InGaN外延层5，在源极区域的η型InGaN外延层5上形成有源极6，在漏极区域的η型InGaN外延层5上形成有漏极7。
[0015]在本实施例中，源极6和漏极7为单层或多层金属，多层金属可以为Ti/Al/Ni/Au结构。源极6和漏极7所采用的金属的功函数的与GaN HEMT器件的半导体材料体系相适宜。
[0016]衬底I可以为Si衬底、SiC衬底或蓝宝石衬底。
[0017]η型InGaN外延层5中掺杂有Si，掺杂浓度为I X 1019_5 X 1019。并且，η型InGaN外延层5中In的含量随着η型InGaN外延层5厚度增加从O %增长到80 %。11型InGaN外延层5中的In含量由于可高达80%，因此η型InGaN外延层5的禁带宽度可低于leV，并且由于η型InGaN外延层5中的In含量是渐变的，所以可以降低晶格不匹配的问题进而确保材料质量。
[0018]由于源极6和漏极7形成在η型InGaN外延层5上，所以不需要采用高温退火形成欧姆接触，并且欧姆接触电阻会远低于采用高温退火实现的欧姆接触电阻。
[0019]本实施例的GaNHEMT器件在具体制作时，首先形成由下至上依次层叠的衬底1、掺杂GaN缓冲层2、非掺杂GaN沟道层3和非掺杂AlGaN势皇层4，然后在非掺杂AlGaN势皇层4上制作S12掩膜，再对S12掩膜进行干法刻蚀，刻蚀出沟槽41，在沟槽41内再生长η型InGaN外延层5，最后移除S12掩膜，并在源极区域和漏极区域的η型InGaN外延层5上形成源极6和漏极7。
[0020]通过上述方式，本实用新型实施例的非合金欧姆接触的GaNHEMT器件由于η型InGaN外延层的禁带宽度可低于I eV，通过在η型InGaN外延层上形成源极和漏极，可以形成良好的非合金欧姆接触，无需进行高温退火，从而能够避免高温退火对GaN器件带来晶格损伤，可以提高器件的性能和可靠性，有效提高沟道二维电子气浓度，减少欧姆接触层表面和边缘粗糙度，有利于后续工艺的进行。
[0021]以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。
【主权项】
1.一种非合金欧姆接触的GaN HEMT器件，其特征在于，包括由下至上依次层叠的衬底、掺杂GaN缓冲层、非掺杂GaN沟道层和非掺杂AlGaN势皇层，所述非掺杂GaN沟道层和所述非掺杂AlGaN势皇层之间形成二维电子气，所述非掺杂AlGaN势皇层的源极区域和漏极区域开设有沟槽，所述沟槽从所述非掺杂AlGaN势皇层的表面深入所述掺杂GaN缓冲层内部，所述沟槽内生长有η型InGaN外延层，在所述源极区域的η型InGaN外延层上形成有源极，在所述漏极区域的11型1116&1'1外延层上形成有漏极。2.根据权利要求1所述的非合金欧姆接触的GaNHEMT器件，其特征在于，所述源极和所述漏极为单层或多层金属。3.根据权利要求2所述的非合金欧姆接触的GaNHEMT器件，其特征在于，所述多层金属为Ti/Al/Ni/Au。4.根据权利要求1所述的非合金欧姆接触的GaNHEMT器件，其特征在于，所述衬底为Si衬底、SiC衬底或蓝宝石衬底。
【专利摘要】本实用新型提供了一种非合金欧姆接触的GaN？HEMT器件，其包括由下至上依次层叠的衬底、掺杂GaN缓冲层、非掺杂GaN沟道层和非掺杂AlGaN势垒层，非掺杂GaN沟道层和非掺杂AlGaN势垒层之间形成二维电子气，非掺杂AlGaN势垒层的源极区域和漏极区域开设有沟槽，沟槽从非掺杂AlGaN势垒层的表面深入掺杂GaN缓冲层内部，沟槽内生长有n型InGaN外延层，在源极区域的n型InGaN外延层上形成有源极，在漏极区域的n型InGaN外延层上形成有漏极。通过上述方式，本实用新型能够避免高温退火对GaN器件带来晶格损伤。
【IPC分类】H01L29/417, H01L29/45, H01L29/778
【公开号】CN205211760
【申请号】CN201521049123
【发明人】黎明, 陈汝钦
【申请人】成都海威华芯科技有限公司
【公开日】2016年5月4日
【申请日】2015年12月16日