一種具有雙溝道的增強型氮化鎵HEMT器件及其制備方法與流程

本申請涉及半導體器件，特別涉及一種具有雙溝道的增強型氮化鎵hemt器件及其制備方法。

背景技術：

1、在現有技術中，氮化鎵材料作為制造第三代半導體器件的首選材料，其因為具有較寬的禁帶寬度、更高的臨界擊穿電場、更高的電子飽和速度以及更高的熱導率等優點被廣泛應用。采用該材料制成的器件具有擊穿電壓高、開關速度快、導通損耗低、關態泄漏電流小與高溫特性好等優點，因此該材料被廣泛應用于高頻、高壓和大功率器件的領域。

2、但氮化鎵（gan）基的hemt（高電子遷移率晶體管）器件雖然存在擊穿電壓高、開關速度快、導通損耗低、關態泄漏電流小與高溫特性好等優良特性，但是存在以下兩個問題：首先，由于該材料器件的柵極邊緣附近容易存在電場尖峰，因此其表面泄漏電流和緩沖層泄漏電流較大，這會導致器件極易發生提前擊穿，其器件的耐壓性遠未達到gan材料的理論極限；其次，采用材料制作的器件較難實現高閾值電壓的增強型器件。

技術實現思路

1、針對現有技術存在的易發生提前擊穿和難實現高閾值電壓的增強型器件的問題，本申請主要提供一種具有雙溝道的增強型氮化鎵hemt器件及其制備方法。

2、為了實現上述目的，本申請采用的第一個技術方案是：一種具有雙溝道的增強型氮化鎵hemt器件，其包括：襯底層；緩沖層，其通過在襯底層之上淀積形成；p型氮化鎵背勢壘層，其通過在緩沖層中刻蝕形成第一溝槽，并在第一溝槽中淀積氮化鎵，以及在氮化鎵的淀積后再次淀積緩沖層的材料，使得第一溝槽與緩沖層表面平齊，從而形成p型氮化鎵背勢壘，或者通過在緩沖層之上的預定區域上淀積預定厚度的氮化鎵形成p型氮化鎵背勢壘；第一溝道層，其通過在緩沖層或者在緩沖層和p型氮化鎵背勢壘層之上淀積形成；第一勢壘層，其通過在第一溝道層之上淀積形成；第二溝道層，其通過在第一勢壘層之上淀積形成；第二勢壘層，其通過在第二溝道層之上淀積形成；鈍化層，其通過在第二勢壘層之上淀積形成；源極，其通過在場板邊緣刻蝕緩沖層、第一溝道層、第一勢壘層、第二溝道層和第二勢壘層形成第二溝槽，并在第二溝槽中淀積源極材料形成源極；柵極，其通過刻蝕第二溝道層和第二勢壘層形成第三溝槽，并在第三溝槽中淀積柵極材料形成柵極；漏極，其通過在場板另一邊緣刻蝕緩沖層、第一溝道層、第一勢壘層、第二溝道層、第二勢壘層和部分緩沖層形成第四溝槽，并在第四溝槽中淀積漏極材料形成漏極。

3、可選的，緩沖層由多層結構或單層結構組成，其材質為氮化鋁、氮化鋁鎵和/或，氮化鋁和氮化鎵組成的超晶格結構。

4、可選的，p型氮化鎵背勢壘的長度不大于源極和漏極之間的距離，p型氮化鎵背勢壘寬度大于柵板的寬度。

5、可選的，p型氮化鎵背勢壘層的所包含的p型氮化鎵背勢壘的數量為一個或多個。

6、可選的，當p型氮化鎵背勢壘層所包含的p型氮化鎵背勢壘的數量為多個時，所布置的次一級的p型氮化鎵背勢壘的長度不大于場板邊緣到第一個p型氮化鎵背勢壘的距離。

7、可選的，第一溝道層和第二溝道層采用氮化鎵材料；第一勢壘層和第二勢壘層采用氮化鋁、氮化鎵鋁或氮化鎵銦。

8、可選的，?p型氮化鎵背勢壘位于緩沖層中與柵極位置相對應的區域。

9、可選的，第一溝道層和第一勢壘層、第二溝道層和第二勢壘層之間分別形成異質結界面，并分別產生二維電子氣。

10、可選的，p型氮化鎵背勢壘層對第一溝道中產生的二維電子氣有輔助耗盡作用，第二勢壘層對柵極下方的二維電子氣有耗盡作用。

11、本申請采用的第二個技術方案是：一種具有雙溝道的增強型氮化鎵hemt器件的制備方法，其包括：淀積襯底層，并在襯底層之上淀積形成緩沖層；在緩沖層中刻蝕形成第一溝槽，并在第一溝槽中淀積氮化鎵，以及在氮化鎵的淀積后再次淀積緩沖層的材料，使得第一溝槽與緩沖層表面平齊，從而形成p型氮化鎵背勢壘，或者通過在所述緩沖層之上的預定區域上淀積預定厚度的氮化鎵形成p型氮化鎵背勢壘，進而形成p型氮化鎵背勢壘層；通過在所述緩沖層或者在所述緩沖層和p型氮化鎵背勢壘層之上淀積形成第一溝道層；通過在所述第一溝道層之上淀積形成第一勢壘層；通過在所述第一勢壘層之上淀積形成第二溝道層；通過在所述第二溝道層之上淀積形成第二勢壘層；通過在所述第二勢壘層之上淀積形成鈍化層；通過在場板邊緣刻蝕緩沖層、第一溝道層、第一勢壘層、第二溝道層和第二勢壘層形成第二溝槽，并在第二溝槽中淀積源極材料形成源極；通過刻蝕第二溝道層和第二勢壘層形成第三溝槽，并在第三溝槽中淀積柵極材料形成柵極；通過在場板另一邊緣刻蝕緩沖層、第一溝道層、第一勢壘層、第二溝道層、第二勢壘層和部分緩沖層形成第四溝槽，并在第四溝槽中淀積漏極材料形成漏極。

12、可選的，緩沖層由多層結構或單層結構組成，其材質為氮化鋁、氮化鋁鎵和/或，氮化鋁和氮化鎵組成的超晶格結構。

13、可選的，p型氮化鎵背勢壘的長度不大于源極和漏極之間的距離，p型氮化鎵背勢壘寬度大于柵板的寬度。

14、可選的，p型氮化鎵背勢壘層的所包含的p型氮化鎵背勢壘的數量為一個或多個。

15、可選的，當p型氮化鎵背勢壘層所包含的p型氮化鎵背勢壘的數量為多個時，所布置的次一級的p型氮化鎵背勢壘的長度不大于場板邊緣到第一個p型氮化鎵背勢壘的距離。

16、可選的，第一溝道層和第二溝道層采用氮化鎵材料；第一勢壘層和第二勢壘層采用氮化鋁、氮化鎵鋁或氮化鎵銦。

17、可選的，?p型氮化鎵背勢壘位于緩沖層中與柵極位置相對應的區域。

18、可選的，第一溝道層和第一勢壘層、第二溝道層和第二勢壘層之間分別形成異質結界面，并分別產生二維電子氣。

19、可選的，p型氮化鎵背勢壘層對第一溝道中產生的二維電子氣有輔助耗盡作用，第二勢壘層對柵極下方的二維電子氣有耗盡作用。

20、本發明提供的hemt器件及其制備方法更易得到高耐壓的增強型器件。

技術特征：

1.一種具有雙溝道的增強型氮化鎵hemt器件，其特征在于，包括：

2.根據權利要求1所述的具有雙溝道的增強型氮化鎵hemt器件，其特征在于，

3.根據權利要求1所述的具有雙溝道的增強型氮化鎵hemt器件，其特征在于，所述p型氮化鎵背勢壘的長度不大于源極和漏極之間的距離，所述p型氮化鎵背勢壘寬度大于柵板的寬度。

4.根據權利要求1所述的具有雙溝道的增強型氮化鎵hemt器件，其特征在于，所述p型氮化鎵背勢壘層的所包含的p型氮化鎵背勢壘的數量為一個或多個。

5.根據權利要求4所述的具有雙溝道的增強型氮化鎵hemt器件，其特征在于，當所述p型氮化鎵背勢壘層所包含的p型氮化鎵背勢壘的數量為多個時，所布置的次一級的p型氮化鎵背勢壘的長度不大于場板邊緣到第一個p型氮化鎵背勢壘的距離。

6.根據權利要求1所述的具有雙溝道的增強型氮化鎵hemt器件，其特征在于，?第一溝道層和第二溝道層采用氮化鎵材料；第一勢壘層和第二勢壘層采用氮化鋁、氮化鎵鋁或氮化鎵銦。

7.根據權利要求1所述的具有雙溝道的增強型氮化鎵hemt器件，其特征在于，?所述p型氮化鎵背勢壘位于所述緩沖層中與所述柵極位置相對應的區域。

8.根據權利要求1所述的具有雙溝道的增強型氮化鎵hemt器件，其特征在于，所述第一溝道層和所述第一勢壘層、所述第二溝道層和所述第二勢壘層之間分別形成異質結界面，并分別產生二維電子氣。

9.根據權利要求1所述的具有雙溝道的增強型氮化鎵hemt器件，其特征在于，所述p型氮化鎵背勢壘層對第一溝道中產生的二維電子氣有輔助耗盡作用，所述第二勢壘層對柵極下方的二維電子氣有耗盡作用。

10.一種具有雙溝道的增強型氮化鎵hemt器件的制備方法，其特征在于，包括：

技術總結
本申請公開了一種具有雙溝道的增強型氮化鎵HEMT器件及其制備方法，屬于半導體器件技術領域。該器件主要包括：襯底層；緩沖層；P型氮化鎵背勢壘層，其通過在緩沖層中刻蝕形成第一溝槽，并在所述第一溝槽中淀積氮化鎵，以及在氮化鎵的淀積后再次淀積緩沖層的材料，使得第一溝槽與所述襯底層表面平齊，從而形成P型氮化鎵背勢壘，或者通過在緩沖層之上的預定區域上淀積預定厚度的氮化鎵形成P型氮化鎵背勢壘；第一溝道層；第一勢壘層；第二溝道層；第二勢壘層；鈍化層；源極；柵極；漏極。本申請更易得到高耐壓的增強型HEMT器件。

技術研發人員：朱虹,管昌雨,陳浩
受保護的技術使用者：北京中科重儀半導體科技有限公司
技術研發日：
技術公布日：2024/10/21