GaN功率半导体器件及其制造方法技术

本申请涉及功率半导体器件技术领域，具体而言，涉及一种GaN功率半导体器件及其制造方法。GaN功率半导体器件包括有由下至上依次层叠的衬底、缓冲层、沟道层、势垒层，及设置于势垒层上的源极、漏极和位于两者之间的栅极，其中栅极包括至少两种不同类型的栅极结构。制造方法包括以下步骤：于一衬底上依次形成缓冲层、沟道层、势垒层、p-GaN层和第一金属层；刻蚀掉非第一类栅极结构区域的p-GaN层和第一金属层，形成第一类栅极结构；于势垒层表面上形成源极、漏极和第二类栅极结构。GaN功率半导体器件集成两种或两种以上栅极结构，综合权衡阈值电压和导通电阻，实现尽可能高的阈值电压和尽可能低的导通电阻，更好地提高器件性能。更好地提高器件性能。更好地提高器件性能。

【技术实现步骤摘要】
GaN功率半导体器件及其制造方法


[0001]本申请涉及功率半导体器件
，具体而言，涉及一种GaN功率半导体器件及其制造方法。

技术介绍

[0002]GaN是第三代宽禁带半导体之一，具有宽带隙、高击穿电场等优异物理特性。又由于GaN基半导体本身的自发极化和压电极化特性，AlGaN/GaN异质结界面可以在非故意掺杂情况下产生高限域性和高浓度二维电子气(2DEG),具有高电子迁移率和高饱和电子漂移。因此可以利用AlGaN/GaN异质结构筑高电子迁移率晶体管(HEMT)，GaN HEMT可适用于高温、高压、高频、高功率密度应用，在微波射频和电力电子等领域具有良好应用前景。
[0003]AlGaN/GaN异质结形成后即存在2DEG，故HEMT为常开耗尽型器件，即阈值电压为负电压，在电力电子应用中容易存在误开通等不安全问题，阻碍HEMT器件的应用。为此，人们提出了凹槽金属-绝缘体-半导体(MIS)栅、p-GaN栅和栅下氟离子注入等方法来耗尽栅下的2DEG，使阈值电压变为正电压，以实现常关操作。凹槽MIS栅HEMT虽然阈值电压高，但沟道电子浓本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种GaN功率半导体器件，包括有由下至上依次层叠的衬底(1)、缓冲层(2)、沟道层(3)、势垒层(4)，及设置于所述势垒层(4)上的源极(5)、漏极(6)和位于两者之间的栅极，其特征在于，所述栅极包括至少两种不同类型的栅极结构。2.根据权利要求1所述的GaN功率半导体器件，其特征在于，存在至少两种不同类型的栅极结构位于同一栅极上。3.根据权利要求1所述的GaN功率半导体器件，其特征在于，所述源极(5)和漏极(6)在所述势垒层(4)上交替设置，存在至少两种不同类型的栅极结构位于不同的栅极上。4.根据权利要求1所述的GaN功率半导体器件，其特征在于，一种类型的栅极结构包括形成在所述势垒层上的p-GaN层(7)和形成在所述p-GaN层(7)上的第一金属层(8)。5.根据权利要求4所述的GaN功率半导体器件，其特征在于，所述第一金属层(8)包括Ni/Au金属叠层。6.根据权利要求1所述的GaN功率半导体器件，其特征在于，所述沟道层(3)为GaN，所述势垒层(4)为AlGaN。7.根据权利要求6所述的GaN功率半导体器件，其特征在于，所述沟道层(3)与所述势垒层(4)之间插入有AlN层。8.根据权利要求1所述的GaN功率半导体器件，其特征在于，还包括设置于所述势垒层(4)上方的介质层和钝化层(9)，所述钝化层(9)至少覆盖所述源极(5)、漏极(6)和栅极的表面。9.一种GaN功率半导体器件的制造方法，用于制备权利要求1-8任一项所述的GaN功率半导体器件，其特征在于，包括以下步骤：于一衬底上依次形成缓冲层(2)、沟道层(3)、势垒层(4)、p-GaN层(7)和第一金属层(8)；刻蚀掉非第一类栅极结构区域...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈道坤，史波，曾丹，敖利波，
申请(专利权)人：珠海格力电器股份有限公司，
类型：发明
国别省市：