一种增强型GaN HEMT器件及其制备方法技术

本申请提供一种增强型GaN HEMT器件及其制备方法，属于半导体器件技术领域。器件的制备方法包括GaN沟道层的形成：在衬底表面的预设位置形成目标掩膜；在目标掩膜存在的情况下，在衬底表面及目标掩膜的表面外延生长GaN，以使形成的GaN沟道层的表面具有与预设位置对应的凹槽。器件的衬底的部分表面设置有目标掩膜；GaN沟道层设置于目标掩膜表面和衬底未设置目标掩膜的表面，且表面具有与目标掩膜位置对应的凹槽。器件在制备中能避免刻蚀势垒层对器件造成损伤，能够提高器件的可靠性；且工艺可控性好，便于规模化制备。

【技术实现步骤摘要】
一种增强型GaNHEMT器件及其制备方法
本申请涉及半导体器件
，具体而言，涉及一种增强型GaNHEMT器件及其制备方法。
技术介绍
基于AlGaN/GaN的异质结构，由于极化效应，在界面处可以获得大于2×1013/cm2的二维电子气密度，常被用于高电子迁移率晶体管HEMT的制作。目前，GaNHEMT器件多以耗尽型器件为主，然而耗尽型器件的常开特性又很难满足电力电子器件在安全性方面的要求，研究和制造高性能AlGaN/GaN增强型HEMT器件具有非常重要的意义。凹槽栅技术是制备增强型HEMT器件的一种重要方法。传统技术中，通过将栅极下方区域的AlGaN势垒层刻蚀掉一部分制备凹槽栅，当势垒层减薄至一定程度时，栅极区域的二维电子气(2DEG)会被耗尽，而栅源之间、栅漏之间的二维电子气浓度则维持原有的浓度水平。在对AlGaN势垒层刻蚀时，由于刻蚀深度小，难以准确控制刻蚀深度，且工艺重复性差；而且刻蚀过程中往往还会对槽栅区域势垒层表面造成不可避免的损伤，并产生大量表面态，引起栅极漏电增大，从而导致栅极调控能力下降。现有技术中，为了克服刻蚀AlGaN势垒层存在的上述问题，通过在第一层GaN层上刻蚀出栅极凹槽结构，然后通过在第一层GaN层上生长第二层GaN层屏蔽一部分因刻蚀所造成的损伤，但是这种方法仍然不能避免对GaN层的刻蚀，始终会有刻蚀损伤遗留，最终会造成器件的可靠性降低。
技术实现思路
本申请的目的在于提供一种增强型GaNHEMT器件及其制备方法，器件在制备中能避免刻蚀势垒层对器件造成损伤，能够提高器件的可靠性；且工艺可控性好，便于规模化制备。本申请的实施例是这样实现的：第一方面，本申请实施例提供一种增强型GaNHEMT器件的制备方法，包括GaN沟道层的形成：在衬底表面的预设位置形成目标掩膜；在目标掩膜存在的情况下，在衬底表面及目标掩膜的表面外延生长GaN，以使形成的GaN沟道层的表面具有与预设位置对应的凹槽。可选的，制备方法还包括GaN沟道层包括位于凹槽外的第一表面和位于凹槽内的第二表面；在第一表面外延生长AlcGa1-cN势垒层，0＜c＜1；可选的，制备方法还包括：在AlcGa1-cN势垒层表面和第二表面生长钝化层，钝化层包括与AlcGa1-cN势垒层对应的第一钝化区和与第二表面对应的第二钝化区；在第一钝化区形成源极窗口和漏极窗口，在源极窗口设置源极，在漏极窗口设置漏极，并在第二钝化区设置栅极。第二方面，本申请实施例提供一种增强型GaNHEMT器件，包括衬底、目标掩膜以及GaN沟道层，可选的，还包括AlcGa1-cN势垒层、钝化层、源极、漏极以及栅极；目标掩膜设置于衬底的部分表面；GaN沟道层设置于目标掩膜表面和衬底未设置目标掩膜的表面，GaN沟道层的表面具有与目标掩膜位置对应的凹槽，GaN沟道层的表面包括位于凹槽外的第一表面和位于凹槽内的第二表面；AlcGa1-cN势垒层中0＜c＜1，AlcGa1-cN势垒层设置于第一表面；钝化层包括设置于AlcGa1-cN势垒层表面的第一钝化区和设置于第二表面的第二钝化区；源极穿过第一钝化区与AlcGa1-cN势垒层欧姆接触；漏极穿过第一钝化区与AlcGa1-cN势垒层欧姆接触；栅极设置于第二钝化区。本申请实施例提供的增强型GaNHEMT器件及其制备方法，有益效果包括：外延生长GaN时，GaN具有横向生长的特性。在GaN沟道层的形成方法中，利用GaN的横向生长的特性，通过在衬底表面的预设位置形成目标掩膜，在衬底表面未被覆盖的区域及目标掩膜的表面外延生长GaN时，GaN在目标掩膜的表面横向外延合并使得GaN层在形成过程中能够在表面生成与目标掩膜所在的预设位置对应的凹槽。增强型GaNHEMT器件中，衬底的部分表面设置有目标掩膜，GaN沟道层设置于目标掩膜表面和衬底未设置目标掩膜的表面，GaN沟道层在生成时可以利用GaN的横向生长的特性在衬底表面未被覆盖的区域及目标掩膜的表面外延生长GaN，使得GaN层在形成的过程中在表面生成与目标掩膜所在的位置对应的凹槽。该器件在凹槽形成过程中能避免刻蚀势垒层的处理对器件造成损伤，能够提高器件的可靠性；凹槽的形成可以通过对目标掩膜的控制进行控制，而目标掩膜能够较好地保持一致性，工艺可控性好，便于规模化制备。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。图1为本申请实施例提供的一种增强型GaNHEMT器件的结构示意图；图2为本申请实施例提供的另一种增强型GaNHEMT器件的结构示意图。图标：100-增强型GaNHEMT器件；101-衬底；102-缓冲层；103-目标掩膜；104-GaN沟道层；105-凹槽；106-势垒层；107-钝化层；108-源极；109-漏极；110-栅极。具体实施方式为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。需要说明的是，本申请中的“和/或”，如“方案A和/或方案B”，均是指可以单独地为方案A、单独地为方案B、方案A加方案B，该三种方式。下面对本申请实施例的GaN沟道层的形成方法，以及增强型GaNHEMT器件及其制备方法进行具体说明。第一方面，本申请实施例提供一种增强型GaNHEMT器件的制备方法，包括GaN沟道层的形成：S1.在衬底表面的预设位置形成目标掩膜。S2.在目标掩膜存在的情况下，在衬底表面及目标掩膜的表面外延生长GaN，以使形成的GaN沟道层的表面具有与预设位置对应的凹槽。可以理解的是，在本申请的实施例中，预设位置是指位于衬底表面部分区域的位置，其根据凹槽在GaN沟道层表面的位置要求进行确定。在本申请的实施例中，在衬底表面及目标掩膜的表面外延生长GaN，是指在衬底表面未被目标掩膜掩盖的区域和目标掩膜的表面外延生长GaN。本申请实施例提供的增强型GaNHEMT器件的制备方法，GaN沟道层的形成过程中，利用GaN的横向生长的特性，通过在衬底表面的预设位置形成目标掩膜，在衬底表面未被目标掩膜掩盖的区域和目标掩膜的表面外延生长GaN，GaN在目标掩膜的表面横向外延合并使得GaN层在形成过程中能够在表面生成与目标掩膜所在的预设位置对应的凹槽。凹槽在形成时，无需进行刻蚀处理，能避免刻蚀势垒层对器件造成损伤，应用于器件时能够提高器件的可靠性；凹槽的形成能够通过对目标掩膜的控制进行控制，目标掩膜能够较好地保持一致性，工艺可控性好，便于规模化制备。在一些示例性的实施方案中，在外延生长GaN时，采用MOCVD方法(金属有机化学本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种增强型GaN HEMT器件的制备方法，其特征在于，包括GaN沟道层的形成：/n在衬底表面的预设位置形成目标掩膜；/n在所述目标掩膜存在的情况下，在所述衬底表面及所述目标掩膜的表面外延生长GaN，以使形成的GaN沟道层的表面具有与所述预设位置对应的凹槽。/n

【技术特征摘要】
1.一种增强型GaNHEMT器件的制备方法，其特征在于，包括GaN沟道层的形成：
在衬底表面的预设位置形成目标掩膜；
在所述目标掩膜存在的情况下，在所述衬底表面及所述目标掩膜的表面外延生长GaN，以使形成的GaN沟道层的表面具有与所述预设位置对应的凹槽。


2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述目标掩膜的材质为SiO2或者SiNx；和/或，所述目标掩膜的厚度为5～500nm。


3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述GaN沟道层的厚度为500～3000nm。


4.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述在衬底表面的预设位置形成目标掩膜的步骤之前还包括在所述衬底表面形成缓冲层，然后在所述缓冲层表面形成与所述预设位置对应的所述目标掩膜，所述缓冲层的材质为金属氮化物；
可选的，所述缓冲层的材质为AlaGabIn1-a-bN，0≤a≤1，0≤b≤1；
可选的，所述缓冲层的厚度为10～3000nm。


5.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述GaN沟道层包括位于所述凹槽外的第一表面和位于所述凹槽内的第二表面；
所述制备方法还包括：在所述第一表面外延生长AlcGa1-cN势垒层，0＜c＜1；
可选的，所述制备方法还包括：在所述AlcGa1-cN势垒层表面和所述第二表面生长钝化层，所述钝化层包括与所述AlcGa1-cN势垒层对应的第一钝化区和与所述第二表面对应的第二钝化区；在所述第一钝化区形成源极窗口和漏极窗口，在所述源极窗口设置源极，在所述漏极窗口设置漏极，并在所述第二钝化区设置栅极。


6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述AlcGa1-cN势垒层的厚度为10～50nm；和/或，在所述AlcGa1-cN势垒层中，0.1≤...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪洋，左朋，王世卓荦，杨浩军，王晓晖，丁国建，张宇超，冯琦，王海玲，贾海强，陈弘，
申请(专利权)人：松山湖材料实验室，
类型：发明
国别省市：广东;44