一種GaN HEMT器件的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及半導體技術領域，公開了一種GaN HEMT器件，包括：襯底；SiC晶須，所述SiC晶須位于所述襯底上，且所述SiC晶須呈周期性圖形結構；AlyGa1?yN成核層，所述AlyGa1?yN成核層位于所述SiC晶須周圍及上方；GaN溝道層，所述GaN溝道層位于所述AlyGa1?yN成核層上；勢壘層，所述勢壘層位于所述GaN溝道層上；柵極、漏極、源極，所述源極和漏極分別位于所述勢壘層的左右兩側，所述柵極位于所述勢壘層的中間，進而提高了器件的性能。
【專利說明】
一種GaN HEMT器件
技術領域
[0001]本實用新型涉及半導體技術領域，尤其涉及一種GaNHEMT器件。
【背景技術】
[0002]作為寬禁帶半導體的典型代表，GaN具有更寬的禁帶寬度、更高的飽和電子漂移速度、更大的臨界擊穿電場強度、更好的導熱性能優點特點，更重要的是它與AlGaN能夠形成AlGaN/GaN異質結，便于制作HEMT器件。
[0003]目前，大尺寸的GaN襯底不成熟，GaN器件多生長在Si襯底、藍寶石襯底和SiC襯底上，異質外延由于晶格常數、熱膨脹系數等差異，在界面處易形成缺陷，從而影響外延質量，導致器件性能下降。以常用的SiC襯底為例，雖然SiC和GaN均為六方晶系，且晶格常數差異僅有3%，但外延過程中，SiC與GaN生長界面處仍有較多的位錯出現，影響GaN器件性能。
[0004]因此，現有技術中存在GaN器件性能不高的技術問題。
【實用新型內容】
[0005]本實用新型實施例通過提供一種GaNHEMT器件，解決了現有技術中存在GaN器件性能不高的技術問題。
[0006]為了解決上述技術問題，本實用新型實施例提供了一種GaNHEMT器件，包括:
[0007]襯底；
[0008]SiC晶須，所述SiC晶須位于所述襯底上，且所述SiC晶須呈周期性圖形結構；
[0009]AlyGai—yN成核層，所述AlyGai—yN成核層位于所述SiC晶須周圍及上方，O <y< I；[00?0] GaN溝道層，所述GaN溝道層位于所述AlyGai—yN成核層上；
[0011]勢皇層，所述勢皇層位于所述GaN溝道層上；
[0012]柵極、漏極、源極，所述源極和漏極分別位于所述勢皇層的左右兩側，所述柵極位于所述勢皇層的中間。
[0013]進一步地，所述周期性圖形結構具體為周期性四邊形結構、或者周期性五邊形結構、或者周期性六邊形結構、或者周期性不規則圓形結構。
[0014]進一步地，所述襯底具體為S1、SiC、藍寶石和金剛石中的任意一種。
[0015]進一步地，所述SiC晶須的高度小于lOOnm。
[0016]進一步地，所述AlyGapyN成核層中，0< y < I，且所述AlyGa1-yN成核層的厚度為50?500nmo
[0017]進一步地，所述勢皇層具體為AlxGapxN勢皇層或者AlxIm—xN勢皇層，0.1 <x<0.3o
[0018]進一步地，所述源級和所述漏極為歐姆接觸，所述柵極為肖特基接觸。
[0019]采用本實用新型中的一個或者多個技術方案，具有如下有益效果:
[0020]由于在該GaNHEMT器件中采用周期性結構的SiC晶須，該周期性結構的晶須可以是周期性的長方形，或者周期性的正方形，或者是周期性的圓形，進而能夠避免在界面上易形成缺陷的問題，從而提高了器件的性能。
【附圖說明】
[0021 ]圖1為本實用新型實施例中GaN HEMT器件的結構示意圖；
[0022]圖2-圖7為本實用新型實施例中制作GaNHEMT器件的步驟流程圖。
【具體實施方式】
[0023]本實用新型實施例通過提供一種GaNHEMT器件，解決了現有技術中存在GaN器件性能不尚的技術冋題，進而能夠提尚GaN器件的性能。
[0024]為了解決上述技術問題，下面將結合說明書附圖以及具體的實施方式對本實用新型的技術方案進行詳細的說明。
[0025]本實用新型實施例提供一種GaN HEMT器件，如圖1所示，包括:襯底10，SiC晶須20，該SiC晶須20位于該襯底10上，且該SiC晶須呈周期性圖形結構，圖示以周期性的長方形為例，其他形狀的就不再以圖示展示，當然，不僅限于上述的形狀，在本實用新型實施例中還可以采用周期性五邊形結構、周期性六邊形結構，或者周期性不規則圓形結構，在本實用新型實施例中就不再詳細贅述了。該器件還包括位于該SiC晶須周圍及上方的AlyGa^N成核層30，該AlyGai—yN成核層30中，O Sy < 1，該AlyGai—yN成核層30的厚度為50?500腿，該AlyGapyN成核層30上有GaN溝道層40，在GaN溝道層40上有勢皇層50，具體的，該勢皇層50具體為AlxGa1-XN勢皇層或者AlxIm-XN勢皇層，其中0.1SxS0.3。最后，在該勢皇層50上設置有柵極G、源極S、漏極D。具體的，該漏極D和源極S為歐姆接觸，該柵極G為肖特基接觸。
[0026]下面介紹制作該GaNHEMT器件的過程，如圖2_圖7所示，首先，在襯底上利用薄膜技術，生長一層金屬薄膜60，可采用金作為催化劑，接著，采用納米壓印技術，在該金屬薄膜層60上形成周期性圖形，圖形尺寸和間隔均小于lOOnm，具體地，該壓印技術具體為，首先，在該金屬薄膜層60上旋涂壓印膠70，并將壓印板壓入壓印膠70中，使得壓印膠70形成與壓印板圖形相反的周期性圖形結構，然后，以該周期性圖形結構為模型，采用刻蝕工藝，刻蝕該金屬薄膜層60和該壓印膠70，次那個人使得該金屬薄膜層60也形成圖形化結構的金屬薄膜 6010
[0027]接著，在該圖形化結構的金屬薄膜601上采用VLS生長機理，形成SiC晶須和SiC晶須頂端的液滴帽狀金屬，具體地，該VLS生長機理，就是采用以Si源、C源有機氣體為反應氣體，以H2氣或Ar氣作為載氣生長SiC晶須，這樣，在該SiC晶須20頂端形成液滴帽狀金屬602。
[0028]在該VLS生長過程中，需要選擇一種生長劑，也就是催化劑，該催化劑應該滿足一下的四個條件:
[0029]1、催化劑的分散系數應源小于需要合成的物質，否則，催化劑會很快耗盡。
[0030]2、催化劑不與合成的物質發生化學反應。
[0031]3、液相合金中生長劑的平衡蒸氣壓應足夠小。
[0032]4、在合成物質頂上的液相合金液滴與晶須的浸潤膠應該足夠大，也就是說，為能夠穩定地合成晶須，接觸角應當大于90°，最佳范圍在90°?120°之間。
[0033]該VLS兼具液相外延和氣相外延的優點，液相外延法成膜質量較高，但在高溫下由于溫度梯度的存在，使得生長條件不易控制，穩定性和重復性較差，氣相外延成膜質量一般比液相外延低，但生長條件控制較為容易，生長速度快，重復性高。而VLS生長過程中，薄膜生長發生在催化劑熔融液體和襯底固體的交界面處，類似于液相外延，外延質量較高，而氣體分子逐漸溶解于熔融狀態的催化劑中，條件控制較為容易，且生長速度較快
[0034]上述是采用VLS生長機理的注意事項，接著，采用刻蝕技術，取出該液滴帽狀金屬602，保留該SiC晶須20，形成該SiC圖形化襯底(SiC晶須)。
[0035]然后，在該SiC圖形化襯底(SiC晶須)上依次生長成核層30、GaN溝道層40、AlxGai—XN勢皇層50，從而完成了 GaN器件外延。
[0036]最后，在該GaN器件外延上完成源極S、漏極D、柵極G的制作，就形成完整的GaNHEMT器件。
[0037]由于上述采用圖形化襯底進行GaN外延，不僅使得圖形化襯底外延橫向生長缺陷較少，同時避免了生長過程中，由于圖形尺寸較大，橫向生長易形成孔洞，從而影響后續器件制作和使用的技術問題。
[0038]而且，由于采用該VLS生長機理，提高過渡層的外延指令，從而也提高了GaN HEMT器件的性能。
[0039]盡管已描述了本實用新型的優選實施例，但本領域內的技術人員一旦得知了基本創造性概念，則可對這些實施例作出另外的變更和修改。所以，所附權利要求意欲解釋為包括優選實施例以及落入本實用新型范圍的所有變更和修改。
[0040]顯然，本領域的技術人員可以對本實用新型進行各種改動和變型而不脫離本實用新型的精神和范圍。這樣，倘若本實用新型的這些修改和變型屬于本實用新型權利要求及其等同技術的范圍之內，則本實用新型也意圖包含這些改動和變型在內。
【主權項】
1.一種GaN HEMT器件，其特征在于，包括: 襯底； SiC晶須，所述SiC晶須位于所述襯底上，且所述SiC晶須呈周期性圖形結構； AlyGa1-yN成核層，所述AlyGa1-yN成核層位于所述SiC晶須周圍及上方，O < y < I ； GaN溝道層，所述GaN溝道層位于所述AlyGai—yN成核層上； 勢皇層，所述勢皇層位于所述GaN溝道層上； 柵極、漏極、源極，所述源極和漏極分別位于所述勢皇層的左右兩側，所述柵極位于所述勢皇層的中間。2.根據權利要求1所述的GaNHEMT器件，其特征在于，所述周期性圖形結構具體為周期性四邊形結構、或者周期性五邊形結構、或者周期性六邊形結構、或者周期性不規則圓形結構。3.根據權利要求1所述的GaNHEMT器件，其特征在于，所述襯底具體為S1、SiC、藍寶石和金剛石中的任意一種。4.根據權利要求1所述的GaNHEMT器件，其特征在于，所述SiC晶須的寬度、高度均小于10nm05.根據權利要求1所述的GaNHEMT器件，其特征在于，所述AlyGa1^yN成核層的厚度為50?500nm。6.根據權利要求1所述的GaNHEMT器件，其特征在于，所述勢皇層具體為AlxGa1-XN勢皇層或者AlxIm-XN勢皇層，0.1 < X < 0.3。7.根據權利要求1所述的GaNHEMT器件，其特征在于，所述源極和所述漏極為歐姆接觸，所述柵極為肖特基接觸。
【文檔編號】H01L29/06GK205428942SQ201620226322
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2016年3月18日
【發明人】陳 峰, 陳一峰
【申請人】成都海威華芯科技有限公司