图1-4所示，本申请提供了一种垂直型氮化镓基功率开关器件，包括:衬底a;N型重掺杂氮化镓层b，该N型重掺杂氮化镓层b制作在衬底a上方，其中包括缓冲层的生长;电流窗口层c，该层包括两个高阻氮化镓区HR-GaN和电流窗口区g，高阻氮化镓区c在掩膜、刻蚀之后制作在N型重掺杂氮化镓层b上方，电流窗口区g是在掩膜、刻蚀之后留下的重掺杂氮化镓区域，位于两个高阻氮化镓区之间；非故意掺杂高迀移率氮化镓层d，该非故意掺杂高迀移率氮化镓层d制作在电流窗口层c上方;氮化铝插入层e，该氮化铝插入层e制作在非故意掺杂高迀移率氮化镓层d上方;非有意掺杂招镓氮势皇层f，该非有意掺杂招镓氮势皇层f制作在氮化招插入层e上方;欧姆接触源极Source，该欧姆接触源极Source制作在非有意掺杂招镓氮势皇层f和氮化招插入层e上方;欧姆接触漏极Drain，该欧姆接触漏极Drain制作在N型重掺杂氮化镓层b上方；肖特基接触栅极Gate，该肖特基接触栅极Gate制作在非有意掺杂铝镓氮势皇层f上方。
[0044]优选地，本申请的重掺杂氮化镓层b的厚度为2-5μηι，其掺杂浓度为IX 116-1 X1019/cm—3;其主要作用是连通电流窗口区g和器件漏极。高阻氮化镓区HR-GaN的厚度为0.3-2μπι，室温电阻率大于1Χ106Ω.cm;其主要作用是形成一个电流阻挡区，阻止电流通过。电流窗口区g的宽度Lw大于0.5μπι，是掩膜、刻蚀之后遗留下来的“凸”形区域，材料特性与重掺杂氮化镓层b相同，此区域为电流垂直流通的区域。非故意掺杂高迀移率氮化镓层d的厚度为0-0.2μπι，室温电子迀移率大于500cm2/vs，其主要作用是提供一个优良的二维电子气沟道区，并且在电流窗口区g正上方区域以及横向延伸区域(距离为Lg1)，其电流可以在栅极信号的控制下实现导通和关断。氮化铝插入层e厚度为0.5-3nm，其主要作用是形成高质量的二维电子气。非故意掺杂铝镓氮AlxGapxN势皇层f厚度为8-30nm，0.10 < x < 0.35，其主要作用是在极化作用下形成极化电场，产生二维电子气。
[0045]此外，本申请还提供了一种垂直型氮化镓基功率器件的制备方法，该方法包括如下步骤:
[0046]步骤1:选择一衬底a;
[0047]步骤2:在衬底a上生长一层重掺杂氮化镓层b(包括缓冲层的生长)，其厚度为2_5μm，掺杂浓度为I X 116-1 X 1019/cm—3;
[0048]步骤3:采用掩膜、刻蚀方法刻掉重掺杂氮化镓层b的部分区域(见图2);
[0049]步骤4:在未去除掩膜材料的情况下，生长高阻氮化镓，其厚度与刻蚀掉的深度相等，然后去除掩膜材料(见图3);
[0050]步骤5:继续生长非故意掺杂高迀移率氮化镓层d，生长厚度为0-0.2μπι;
[0051 ]步骤6:在非故意掺杂高迀移率氮化镓层d上生长氮化铝插入层e，生长厚度为0.5-3nm；
[0052]步骤7:在氮化铝插入层e上生长非故意掺杂铝镓氮AlxGanN势皇层f，其厚度为8_30nm，0.10 < x <0.35;
[0053]步骤8:采用刻蚀方法刻掉漏极区域，其刻蚀深度应刻到重掺杂氮化镓层b处，并且分别在此处和源极处经光刻、沉积金属、退火等步骤，实现源极和漏极两处的欧姆接触制作；
[0054]步骤9:在栅极位置沉积金属，不做处理，形成肖特基接触，其长度应大于Lw，这样可以更好的控制栅极下方非故意掺杂高迀移率氮化镓层d中电流的导通和关断。
[0055]优选地，步骤I中的衬底a为碳化硅衬底或蓝宝石衬底或硅衬底;该制备方法中设计的生长方法包括但不局限于金属有机物化学气相沉积法、分子束外延和气相外延，本申请优先采用金属有机物化学气相沉积法。
[0056]综上所述，本实用新型提供了一种垂直型氮化镓基功率器件及其制备方法，该功率器件可以避免器件的表面漏电、表面击穿、虚栅效应引起的电流崩塌现象等问题，同时减小器件的尺寸，提高晶圆的利用率。
[0057]上方所述只是为了说明本实用新型，应该理解为本实用新型并不局限于以上实施例，符合本实用新型思想的各种变通形式均在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种垂直型氮化镓功率开关器件，其特征在于，所述开关器件包括: 衬底(a); N型重掺杂氮化镓层(b)，所述N型重掺杂氮化镓层(b)制作在衬底(a)上方； 电流窗口层(c)，该层包括两个高阻氮化镓区(HR-GaN)和电流窗口区(g)，所述电流窗口层(C)制作在所述N型重掺杂氮化镓层(b)上方，所述电流窗口区(g)位于两个所述高阻氮化镓区(HR-GaN)之间； 非故意掺杂高迀移率氮化镓层(d)，所述非故意掺杂高迀移率氮化镓层(d)制作在所述电流窗口层(C)上方； 氮化铝插入层(e)，所述氮化铝插入层(e)制作在所述非故意掺杂高迀移率氮化镓层(d)上方; 非有意掺杂铝镓氮势皇层(f)，所述非有意掺杂铝镓氮势皇层(f)制作在所述氮化铝插入层(e)上方； 欧姆接触源极(Source)，所述欧姆接触源极(Source)制作在所述非有意掺杂招镓氮势皇层(f)和氮化铝插入层(e)上方； 欧姆接触漏极(Drain)，所述欧姆接触漏极(Drain)制作在所述N型重掺杂氮化镓层(b)上方； 肖特基接触栅极(Gate)，所述肖特基接触栅极(Gate)制作在非有意掺杂铝镓氮势皇层(f)上方。2.根据权利要求1所述的垂直型氮化镓功率开关器件，其特征在于，所述N型重掺杂氮化镓层(b)的厚度为2-5μπι，其掺杂浓度为I X 116-1 X 11Vcnf3;其用于连通所述电流窗口区(g)和器件漏极。3.根据权利要求1所述的垂直型氮化镓功率开关器件，其特征在于，所述高阻氮化镓区(HR-GaN)的厚度为0.3-2μπι，室温电阻率大于I XlO6Ω.cm。4.根据权利要求1所述的垂直型氮化镓功率开关器件，其特征在于，所述电流窗口区(g)的宽度Lw大于0.5μηι。5.根据权利要求1所述的垂直型氮化镓功率开关器件，其特征在于，所述非故意掺杂高迀移率氮化镓层d的厚度为0-0.2μηι，室温电子迀移率大于500cm2/Vs。6.根据权利要求1所述的垂直型氮化镓功率开关器件，其特征在于，所述氮化铝插入层(e)的厚度为0.5_3nm07.根据权利要求1所述的垂直型氮化镓功率开关器件，其特征在于，所述非故意掺杂铝镓氮势皇层(f)厚度为8-30nm，铝镓氮的分子式是AlxGa1-XN，其中，0.10 < x < 0.35。
【专利摘要】本申请公开了一种垂直型氮化镓功率开关器件，该开关器件包括：衬底a；N型重掺杂氮化镓层b；电流窗口层c；非故意掺杂高迁移率氮化镓层d；氮化铝插入层e；非有意掺杂铝镓氮势垒层f；欧姆接触源极Source；欧姆接触漏极Drain；肖特基接触栅极Gate。本申请的开关器件具有两个高阻区HR-GaN做为电流阻挡区，电流窗口区g作为垂直的电流通道，可以实现垂直型氮化镓基功率器件，漏极和其它电极（栅极、漏极）不在一个平面上，这样可以避免在材料表面形成高场区，导致表面漏电、表面击穿、虚栅效应引起的电流崩塌等问题；同时，可以减小器件的尺寸，提高晶圆的利用率。
【IPC分类】H01L21/335, H01L29/778
【公开号】CN205231071
【申请号】CN201521006533
【发明人】王晓亮, 肖红领, 李百泉, 王权, 冯春, 殷海波, 姜丽娟, 邱爱芹, 崔磊, 介芳
【申请人】北京华进创威电子有限公司, 中国科学院半导体研究所
【公开日】2016年5月11日
【申请日】2015年12月8日