一种增强型GaN器件及其制造方法技术

本发明专利技术公开了一种增强型GaN器件及其制造方法，属于功率半导体技术领域，通过在栅极沟道区引入半极化二维电子气沟道，降低半极化面的沟道电子浓度，在不破坏沟道的情况下，容易形成增强型GaN HEMT器件，提高器件的可靠性；较低的半极化二维电子气浓度可以使得多层沟道器件的槽栅的距离在不必靠的非常近的情况下，实现完全耗尽，降低工艺要求和成本。

【技术实现步骤摘要】
一种增强型GaN器件及其制造方法
本专利技术属于功率半导体
，涉及高压横向半导体器件，具体而言，涉及一种增强型GaN器件及其制造方法。
技术介绍
GaNHEMT器件作为三代半导体器件，其固有的物理性质使其非常适合高频、高功率等应用。HEMT器件特有的二维电子气结构可以获得低的比导通电阻。增强型HEMT器件在电力电子应用中可以省掉保护电路、提高系统可靠性等，所以一直是研究的重点。传统的增强型HEMT器件主要包括单层沟道p-GaN增强型HEMT器件以及Tri-gate多层沟道HEMT器件。单层沟道p-GaN增强型HEMT器件只有AlGaN/GaN沟道层之间的一层完全极化二维电子气导电，从而电流能力有限。并且，该结构利用p_GaN来耗尽沟道处的二维电子气，当栅压驱动过高时可能引入较大的栅电流。Tri-gate多层沟道HEMT器件在多层AlGaN/GaN层之间形成了强极化的多层二维电子气用于导电,并且依靠应变弛豫和多个相邻很近的槽内的金属与半导体侧壁之间的功函数差从侧壁增强多层沟道之间的二维电子气的耗尽，从而形成增强型MI本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种增强型GaN器件，其特征在于，包括：/n衬底；/n源极金属部；/n漏极金属部；/n覆盖于所述衬底之上的缓冲层；/n栅极导体；/n设置于所述缓冲层之上的N层沟道结构层，N≥1；/n所述源极金属部和漏极金属部设置于最顶层的势垒层之上；/n所述沟道结构层包括沟道层以及覆盖于沟道层之上的势垒层，该沟道层与该势垒层之间形成二维电子气沟道；/n所述二维电子气沟道包括强极化二维电子气沟道以及半极化的两弱极化二维电子气沟道，两弱极化二维电子气沟道相对于所述强极化二维电子气沟道均倾斜布置，且倾斜方向相反；/n所述栅极导体包括若干垂直于所述衬底的柱形部以及设置于最顶层势垒层上方的平面部，各柱形部之间通过所...

【技术特征摘要】
1.一种增强型GaN器件，其特征在于，包括：
衬底；
源极金属部；
漏极金属部；
覆盖于所述衬底之上的缓冲层；
栅极导体；
设置于所述缓冲层之上的N层沟道结构层，N≥1；
所述源极金属部和漏极金属部设置于最顶层的势垒层之上；
所述沟道结构层包括沟道层以及覆盖于沟道层之上的势垒层，该沟道层与该势垒层之间形成二维电子气沟道；
所述二维电子气沟道包括强极化二维电子气沟道以及半极化的两弱极化二维电子气沟道，两弱极化二维电子气沟道相对于所述强极化二维电子气沟道均倾斜布置，且倾斜方向相反；
所述栅极导体包括若干垂直于所述衬底的柱形部以及设置于最顶层势垒层上方的平面部，各柱形部之间通过所述平面部连接，各柱形部沿与所述衬底平行的方向单向依次排列布置；
所述柱形部贯穿所述N层二维电子气沟道的弱极化二维电子气沟道；
所述平面部与最顶层势垒层之间通过绝缘介质层隔开；
对于每一层沟道结构层，所述柱形部与所述势垒层之间、所述柱形部与所述沟道层之间均通过绝缘介质层隔开。


2.根据权利要求1所述的增强型GaN器件，其特征在于，最顶层的势垒层上表面除源极金属部和漏极金属部覆盖区域外，均覆盖有钝化层。


3.根据权利要求1所述的增强型GaN器件，其特征在于，所述衬底由Si/SiC/Al2O3制成。


4.根据权利要求1所述的增强型GaN器件，其特征在于，所述缓冲层由GaN或AlGaN制成。


5.根据权利要求1所述的增强型GaN器件，其特征在于，所述势垒层由AlGaN或InAlN制成。


6.根据权利要求1所述的增强型GaN器件，其特征在于，所述沟道层由GaN或InGaN制成。


7.一种增强型GaN器件的制造方法，其特征在于，包括：
S1、采用MOCVD或MBE方法在衬底上表面生长出缓冲层；
S2、在缓冲层上采用ICP刻蚀法刻蚀出凹下的梯形面，梯形面包括一底面以及两分别衔接于底面左右两侧边的斜面；
S3、加工包括沟道层和势垒层的沟道结构层，具体为：
S31、采用MOCVD或MBE方法在缓冲层上表面生长出一层沟道层，对于该沟道层正对下方梯形面的部分，其下...

【专利技术属性】
技术研发人员：易波，赵青，张千，向勇，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川;51