基于高阻盖帽层的Ⅲ族氮化物极化超结HEMT器件及其制法制造技术

本发明专利技术公开了一种基于高阻盖帽层的III族氮化物极化超结HEMT器件及制法，所述器件包括：第一异质结，包括第一半导体和形成于第一半导体上的第二半导体，所述第二半导体具有宽于第一半导体的带隙，且所述第一异质结构中形成有二维电子气；第二异质结，包括所述第二半导体和形成于所述第二半导体上的第三半导体，所述第三半导体具有窄于第二半导体的带隙，且所述第二异质结构中形成有二维空穴气；形成在所述第二半导体上的p型掺杂的第四半导体，所述第四半导体与第三半导体在水平方向上紧密连接；与第一异质结连接的源极和漏极，所述源、漏极能够通过所述二维电子气电连接；以及，分布于源极与漏极之间的栅极，所述栅极与第四半导体连接。

Group III nitride polarized super junction HEMT device based on high blocking cap layer and method for making the same

The invention discloses a nitride polarization group III high resistance cap layer based on super junction HEMT device and manufacturing method, the device includes a first semiconductor heterojunction, including first and second semiconductor is formed on the first semiconductor on the band gap of the second semiconductor with wide in the first half of the conductor, a two-dimensional electron the gas is formed and the first heterostructure; second heterojunction, including the second semiconductor and a third semiconductor on the second semiconductor, the third semiconductor has a narrow band gap semiconductor in second, and the second heterogeneous structure is formed in a two-dimensional hole gas; fourth P type doped semiconductor is formed in the the second semiconductor on the third and the fourth semiconductor semiconductor connected in the horizontal direction; connected with the first heterojunction source and drain, the source and drain of energy The grid is connected with the fourth semiconductor through the two dimensional electron gas electric connection, and a grid between the source and drain.

【技术实现步骤摘要】
基于高阻盖帽层的III族氮化物极化超结HEMT器件及其制法
本专利技术涉及一种极化超结HEMT(highelectronmobilitytransistor)器件及其制作方法，特别涉及一种基于高阻盖帽层的III族氮化物极化超结HEMT器件及制作方法，属于功率半导体

技术介绍
III族氮化物(如GaN)具有大禁带宽度、高电子迁移率、高击穿场强等优点，能够满足下一代电力电子系统对功率器件更大功率、更高频率、更小体积和更高温度的工作的要求，因此III族氮化物制成的HEMT器件(如AlGaN/GaNHEMT)成为新一代功率器件研究的热点。但是，目前III族氮化物HEMT还面临许多问题，如电流崩塌、击穿电压低和增强型方案等问题。针对上述问题，一种新的技术已经被提出来——极化超结技术。极化超结的概念来源于SiMOSFET的超结，不同的是超结是通过掺杂产生的，而极化超结是通过III族氮化物的极化作用产生的。以GaN材料为例，在GaN/AlGaN/GaN双异质结构中，由于极化作用在AlGaN/GaN界面会形成高浓度的二维电子气，而当AlGaN上方的GaN盖帽层足够厚时，上方的GaN/AlG本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于高阻盖帽层的III族氮化物极化超结HEMT器件，其特征在于包括：第一异质结，包括第一半导体和形成于第一半导体上的第二半导体，所述第二半导体具有宽于第一半导体的带隙，且所述第一异质结构中形成有二维电子气；第二异质结，包括所述第二半导体和形成于所述第二半导体上的第三半导体，所述第三半导体具有窄于第二半导体的带隙，且所述第二异质结构中形成有二维空穴气；形成在所述第二半导体上的p型掺杂的第四半导体，所述第四半导体与第三半导体在水平方向上紧密连接；与第一异质结连接的源极和漏极，所述源、漏极能够通过所述二维电子气电连接，所述源极、漏极与所述第二半导体形成欧姆接触；以及，分布于源极与漏极之间的栅极，...

【技术特征摘要】
1.一种基于高阻盖帽层的III族氮化物极化超结HEMT器件，其特征在于包括：第一异质结，包括第一半导体和形成于第一半导体上的第二半导体，所述第二半导体具有宽于第一半导体的带隙，且所述第一异质结构中形成有二维电子气；第二异质结，包括所述第二半导体和形成于所述第二半导体上的第三半导体，所述第三半导体具有窄于第二半导体的带隙，且所述第二异质结构中形成有二维空穴气；形成在所述第二半导体上的p型掺杂的第四半导体，所述第四半导体与第三半导体在水平方向上紧密连接；与第一异质结连接的源极和漏极，所述源、漏极能够通过所述二维电子气电连接，所述源极、漏极与所述第二半导体形成欧姆接触；以及，分布于源极与漏极之间的栅极，所述栅极与第四半导体连接，所述栅极与第四半导体形成欧姆接触，所述栅极通过第四半导体与所述二维空穴气电连接。2.根据权利要求1所述的基于高阻盖帽层的III族氮化物极化超结HEMT器件，其特征在于：所述第一半导体、第二半导体和第三半导体的材质均选自III族氮化物；优选的，所述第一半导体的材质包括GaN；优选的，所述第二半导体的材质包括AlxGa(1-x)N、AlInGaN或InxAl(1-x)N，0＜x≤1；优选的，所述第三半导体的材质包括高阻GaN、高阻InGaN或高阻InN；优选的，所述第三半导体的材质包括掺C或掺Fe的高阻GaN、InGaN或InN；和/或，所述第三半导体的厚度在10nm以上；和/或，所述第一半导体与第二半导体之间还分布有插入层；优选的，所述插入层的材质包括AlN。3.根据权利要求1所述的基于高阻盖帽层的III族氮化物极化超结HEMT器件，其特征在于：所述第四半导体的材质包括p型的宽禁带半导体；优选的，所述p型的宽禁带半导体包括p型的III族氮化物；优选的，所述p型的III族氮化物包括p-GaN或p-InGaN；优选的，所述宽禁带半导体包括p-NiO。4.根据权利要求1所述的基于高阻盖帽层的III族氮化物极化超结HEMT器件，其特征在于：所述第三半导体与第四半导体一体设置；优选的，所述第三半导体由第四半导体的局部区域至少经离子注入和钝化工艺中的任一种方式处理形成；优选的，所述第四半导体由第三半导体的局部区域至少经低能电子辐射激活处理形成。5.根据权利要求1所述的基于高阻盖帽层的III族氮化物极化超结HEMT器件，其特征在于：所述源极和漏极分别与电源的低电位和高电位连接；和/或，当在所述栅极未施加电压或施加的电压低于零电压时，所述HEMT器件处于断开状态；而当在所述栅极施加的电压大于零电压且高于所述阈值电压时，所述HEMT器件处于开启状态；和/或，当在所述栅极施加零偏压或者没有施加偏压时，位于所述栅极正下方的第一异质结的区域内无二维电子气的积累；而当在所述栅极电压大于阈值电压时，能够在位于所述栅极正下方的第一异质结的区域内形成二维电子气；和/或，当所述HEMT器件处于开态时，所述二维电子气、二维空穴气同时存在于第一异质结、第二异质结中；当所述HEMT器件处于关态时，所述二维电子气泄放到漏极并在所述第一异质结内的界面处留下正电荷，所述二维空穴气通过第四半导体泄放到栅极并在所述第二异质结内的界面处留下负电荷，所述正电荷与负电荷使所述HEMT器件中于栅极和漏极之间形成均匀电场分布。6.根据权利要求1所述的基于高阻盖帽层的III族氮化物极化超结HEMT器件，其特征在于：所述栅极设置在第四半导体上，且所述第四半导体设于栅极和第二半导体之间；或者，所述栅极的局部区域嵌入所述第二半导体而形成凹栅结构；或者，所述第二半导体的位于所述栅极正下方的局部区域经F等离子注入处理而形成增强型...

【专利技术属性】
技术研发人员：郝荣晖，付凯，于国浩，蔡勇，张宝顺，
申请(专利权)人：苏州能屋电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32