本发明专利技术提出了隧穿增强型垂直结构的HEMT器件。该HEMT器件包括：衬底；缓冲层，设置在衬底的一个表面上；电流阻挡层，设置在缓冲层远离衬底的表面；沟道层，覆盖防扩散层、电流阻挡层和部分的缓冲层；势垒层，设置在沟道层远离衬底的表面；防扩散层，设置在电流阻挡层与势垒层之间；源极，设置在沟道层远离电流阻挡层的表面且具有第一延伸部，且第一延伸部覆盖部分的势垒层的表面并与势垒层形成肖特基接触；绝缘介质层，覆盖部分的势垒层和另一部分的缓冲层；栅极，设置在绝缘介质层远离缓冲层的表面且设置在源极的两侧；漏极，设置在衬底远离缓冲层的表面。本发明专利技术的垂直结构的HEMT器件，将源极与势垒层在水平方向上的接触面积延长，且延长部分金属与势垒层形成肖特基接触，以提高器件的反向阻断性。高器件的反向阻断性。高器件的反向阻断性。
【技术实现步骤摘要】
隧穿增强型垂直结构的HEMT器件
[0001]本专利技术涉及半导体器件设计
，具体的，本专利技术涉及隧穿增强型垂直结构的HEMT器件。
技术介绍
[0002]相比于传统的横向结构氮化镓(GaN)高电子迁移率晶体管(HEMT)器件，垂直结构的GaN HEMT器件的耐压不再受到横向尺寸的限制，且器件主要通过栅极与漏极之间的纵向间距来承受耐压，所以器件的横向尺寸可以设计得非常小，有效地节省芯片面积。同时，由于将高电压的漏极制作在器件下方，还可使器件整个表面都处于低电场状态，有效地避免电场在栅极边缘的集中。
技术实现思路
[0003]本专利技术是基于专利技术人的下列发现而完成的：
[0004]本专利技术的专利技术人在研究过程中发现，将HEMT器件应用到大功率开关电路中时，为了电路的设计简单和安全方面考虑，可以通过隧穿机制实现增强型垂直结构的HEMT器件。但是，采用电流隧穿方式实现增强型器件，器件的正向导通性能与反向阻断性能之间存在矛盾。所以，专利技术人设计一种提高反向阻断性能的隧穿增强型垂直结构的HEMT器件，将源极制作成“L”型或“T”型，使得源极金属与势垒层在水平方向上相接触，形成金属-AlGaN结，由于AlGaN的禁带宽度较大，可使新增的金属-AlGaN结在反向阻断时看做一个电容器，从而提高器件的反向阻断性。
[0005]在本专利技术的第一方面，本专利技术提出了一种隧穿增强型垂直结构的HEMT器件。
[0006]根据本专利技术的实施例，所述HEMT器件包括：衬底；缓冲层，所述缓冲层设置在所述衬底的一个表面上；电流阻挡层，所述电流阻挡层设置在缓冲层远离所述衬底的表面；防扩散层，所述防扩散层设置在所述电流阻挡层与所述势垒层之间；沟道层，所述沟道层覆盖所述防扩散层、所述电流阻挡层和部分的所述缓冲层；势垒层，所述势垒层设置在所述沟道层远离所述衬底的表面；源极，所述源极设置在所述沟道层远离所述电流阻挡层的表面，且所述源极具有第一延伸部，且所述第一延伸部覆盖部分的所述势垒层的表面并与所述势垒层形成肖特基接触；绝缘介质层，所述绝缘介质层覆盖部分的所述势垒层和另一部分的所述缓冲层；多个栅极，所述多个栅极设置在所述绝缘介质层远离所述缓冲层的表面，且设置在所述源极的两侧；漏极，所述漏极设置在所述衬底远离所述缓冲层的表面。
[0007]本专利技术实施例的垂直结构的HEMT器件，其栅极设计在靠近源极的两侧，电流阻挡层设计在源极的下方，且漏极设计在衬底的背面，利用隧穿机制实现增强型器件，并且，还将源极与势垒层在水平方向上的接触面积延长，且延长部分金属与势垒层形成肖特基接触，从而提高器件的反向阻断性，进而使器件兼顾正向导通性能与反向阻断性能。
[0008]另外，根据本专利技术上述实施例的垂直结构HEMT器件，还可具有如下附加的技术特征：
[0009]根据本专利技术的实施例，所述栅极具有第二延伸部，所述第二延伸部在所述衬底上的正投影与所述第一延伸部在所述衬底上的正投影部分重合。
[0010]根据本专利技术的实施例，形成所述衬底的材料包括n型或本征的氮化镓、铝镓氮、铟镓氮、铝铟镓氮、磷化铟、砷化镓、碳化硅、金刚石、蓝宝石、锗和硅中的至少一种。
[0011]根据本专利技术的实施例，形成所述缓冲层的材料包括n型或非故意掺杂的氮化镓和铟镓氮中的至少一种。
[0012]根据本专利技术的实施例，形成所述电流阻挡层的材料包括p型氮化镓、p型铟镓氮和二氧化硅中的至少一种，且所述电流阻挡层的厚度为50～1000nm。
[0013]根据本专利技术的实施例，形成所述防扩散层的材料包括氮化铝，且所述防扩散层的厚度不大于5nm。
[0014]根据本专利技术的实施例，形成所述沟道层的材料包括非故意掺杂的氮化镓和铟镓氮中的至少一种。
[0015]根据本专利技术的实施例，形成所述势垒层的材料包括In
m
Al
n
Ga(
1-m-n
)N，其中，0.15≤n≤0.80，0≤m≤0.45，且所述势垒层的厚度不低于20nm。
[0016]根据本专利技术的实施例，形成所述绝缘介质层的材料包括氧化铝、氧化铪、二氧化钛和氧化镓中的至少一种。
[0017]根据本专利技术的实施例，所述漏极为欧姆接触，且形成所述漏极的材料包括钛、铝、镍、金和钽中的至少一种；所述源极为肖特基接触，且形成所述源极的材料包括钛、铝、镍和钽中的至少一种；形成所述栅极的材料包括镍、金、钯和铂中的至少一种。
[0018]本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。
附图说明
[0019]本专利技术的上述的方面结合下面附图对实施例的描述进行解释，其中：
[0020]图1是经典的垂直结构的HEMT器件截面结构示意图；
[0021]图2是本专利技术一个实施例的隧穿增强型垂直结构的HEMT器件截面结构示意图；
[0022]图3是本专利技术另一个实施例的隧穿增强型垂直结构的HEMT器件截面结构示意图；
[0023]图4是本专利技术另一个实施例的隧穿增强型垂直结构的HEMT器件截面结构示意图。
[0024]附图标记
[0025]100
ꢀꢀ
衬底
[0026]200
ꢀꢀ
缓冲层
[0027]300
ꢀꢀ
电流阻挡层
[0028]310
ꢀꢀ
防扩散层
[0029]400
ꢀꢀ
沟道层
[0030]500
ꢀꢀ
源极
[0031]510
ꢀꢀ
第一延伸部
[0032]600
ꢀꢀ
势垒层
[0033]700
ꢀꢀ
绝缘介质层
[0034]800
ꢀꢀ
栅极
[0035]801
ꢀꢀ
第一栅极
[0036]802
ꢀꢀ
第二栅极
[0037]8021 第二延伸部
[0038]810
ꢀꢀ
栅绝缘层
[0039]900
ꢀꢀ
漏极
具体实施方式
[0040]下面详细描述本专利技术的实施例，本
人员会理解，下面实施例旨在用于解释本专利技术，而不应视为对本专利技术的限制。除非特别说明，在下面实施例中没有明确描述具体技术或条件的，本领域技术人员可以按照本领域内的常用的技术或条件或按照产品说明书进行。
[0041]在本专利技术的一个方面，本专利技术提出了一种隧穿增强型垂直结构的HEMT器件。
[0042]本专利技术的专利技术人在研究过程中发现，由Masakazu Kanechika于2007年报道的经典垂直HEMT器件的结构，参考图1，源极500位于器件表面的左右两侧，栅极800位于中间，而漏极900位于衬底100的下方。当器件工作时，电子从源极500进入沟道层400，在左右两个p型GaN的电流阻挡层(CBL)300的作用下，电本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种隧穿增强型垂直结构的HEMT器件，其特征在于，包括：衬底；缓冲层，所述缓冲层设置在所述衬底的一个表面上；电流阻挡层，所述电流阻挡层设置在缓冲层远离所述衬底的表面；沟道层，所述沟道层覆盖所述防扩散层、所述电流阻挡层和部分的所述缓冲层；势垒层，所述势垒层设置在所述沟道层远离所述衬底的表面；防扩散层，所述防扩散层设置在所述电流阻挡层与所述势垒层之间；源极，所述源极设置在所述沟道层远离所述电流阻挡层的表面，且所述源极具有第一延伸部，且所述第一延伸部覆盖部分的所述势垒层的表面并与所述势垒层形成肖特基接触；绝缘介质层，所述绝缘介质层覆盖部分的所述势垒层和另一部分的所述缓冲层；栅极，所述栅极设置在所述绝缘介质层远离所述缓冲层的表面，且设置在所述源极的两侧；漏极，所述漏极设置在所述衬底远离所述缓冲层的表面。2.根据权利要求1所述的HEMT器件，其特征在于，所述栅极具有第二延伸部，所述第二延伸部在所述衬底上的正投影与所述第一延伸部在所述衬底上的正投影部分重合。3.根据权利要求1所述的HEMT器件，其特征在于，形成所述衬底的材料包括n型或本征的氮化镓、铝镓氮、铟镓氮、铝铟镓氮、磷化铟、砷化镓、碳化硅、金刚石、蓝宝石、锗和硅中的至少一种。4.根据权利要求1所述的HEMT器件，其特征在于，形成所述缓冲层的材料包...
【专利技术属性】
技术研发人员：钟敏，
申请(专利权)人：芜湖启迪半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：
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