HEMT器件、晶圆、封装器件及电子设备制造技术

本申请适用于半导体技术领域，提供了一种HEMT器件、晶圆、封装器件及电子设备，HEMT器件包括：衬底、氮化物外延层、栅极结构层、场板层、第一漏电极、第二漏电极和第一绝缘介质层；栅极结构层包括第一半导体层，第一绝缘介质层覆盖栅极结构层的第二表面和部分第一表面，第一绝缘介质层的厚度小于第一半导体层的厚度；场板层包括：第一栅场板GFP和第一GFP延伸金属，第一GFP覆盖栅极结构层的部分第一表面、以及第一绝缘介质层的第二表面和部分第一表面，第一GFP延伸金属对称分布在第一GFP两侧，并覆盖第一绝缘介质层的部分第一表面。可以在实现双向关断的同时优化沟道电场，可以进一步缩小HEMT器件的元胞尺寸、降低器件的沟道电阻，进而减小HEMT器件的导通阻抗。而减小HEMT器件的导通阻抗。而减小HEMT器件的导通阻抗。

【技术实现步骤摘要】
HEMT器件、晶圆、封装器件及电子设备


[0001]本申请涉及半导体
，尤其涉及一种HEMT器件、晶圆、封装器件及电子设备。

技术介绍

[0002]随着半导体技术的不断发展，氮化镓(GaN)材料以更大的禁带宽度、更高的击穿场强和更高的电子迁移率，逐渐取代已达到物理极限的硅(Si)材料，成为功率半导体
中，制造半导体器件的新材料，在功率集成电路(Power IC,PIC)领域有极大的应用前景。同时，如图1所示，由GaN材料制备的常关型氮化镓高电子迁移率晶体管(high electron mobility transistor，HEMT)器件无寄生体PN二极管，在电路出现双向过压或双向过流等情况下，常关型氮化镓HEMT器件可以有效地对电路进行自我保护。
[0003]但是，对于上述常关型氮化镓HEMT器件，随着应用的电压规格减小、HEMT器件尺寸的不断缩小，HEMT器件的栅极长度缩短，进而造成HEMT器件在相同电压下栅极下方沟道处的电场强度增加，且HEMT器件沟通处无寄生体PN二极管，使得HEMT器件相比于Si材料制造的半导体金属氧化物(Metal
‑
Oxide
‑
Semiconductor，MOS)器件，由漏致势垒降低(Drain Induced Barrier Lowering，DIBL)造成的短沟道效应也更加明显，导致HEMT器件的击穿耐压急剧降低。因此，在中低压应用中，为了抑制HEMT器件的短沟道效应，HEMT器件的栅极长度并不能完全随器件尺寸的缩小等比例缩短，以使HEMT器件需要满足短沟道极限要求和击穿耐压的要求。
[0004]因此，受限于上述短沟道效应，为满足一定耐压，随着HEMT器件的尺寸不断缩小，HEMT器件的栅极长度与元胞特征尺寸长度的比例将不断增加，导致HEMT沟道电阻增加，从而影响常关型氮化镓HEMT器件的导通阻抗，对常关型氮化镓HEMT器件的功耗造成影响。

技术实现思路

[0005]本申请提供一种HEMT器件、晶圆、封装器件及电子设备，以便在满足一定耐压的情况下，减小现有技术中HEMT器件的导通阻抗，降低由HEMT器件制备的电路的功率损耗。
[0006]为达到上述目的，本申请采用如下技术方案：
[0007]第一方面，提供一种HEMT器件，包括：衬底、氮化物外延层、栅极结构层、场板层、第一漏电极、第二漏电极和第一绝缘介质层；
[0008]其中，所述氮化物外延层设置在所述衬底上，所述栅极结构层、第一漏电极、第二漏电极和所述第一绝缘介质层设置在所述氮化物外延层的第一表面上，所述氮化物外延层的第一表面为所述氮化物外延层远离所述衬底的表面，所述第一漏电极和所述第二漏电极对称分布在所述栅极结构层两侧；
[0009]所述栅极结构层包括：第一半导体层，所述第一半导体层由p型氮化物生成；
[0010]所述第一绝缘介质层覆盖所述栅极结构层的第二表面和部分第一表面，所述栅极结构层的第一表面为所述栅极结构层的远离所述衬底、且与所述氮化物外延层的第一表面
相平行的表面，所述栅极结构层的第二表面与所述栅极结构层的第一表面相交，所述第一绝缘介质层的厚度小于所述第一半导体层的厚度；
[0011]所述场板层包括：第一栅场板GFP和第一GFP延伸金属，所述第一GFP覆盖所述栅极结构层的部分第一表面、以及所述第一绝缘介质层的第二表面和部分第一表面，所述第一GFP延伸金属对称分布在所述第一GFP两侧，并覆盖所述第一绝缘介质层的部分第一表面，所述第一绝缘介质层的第一表面为所述第一绝缘介质层的远离所述衬底、且与所述氮化物外延层的第一表面相平行的表面，所述第一绝缘介质层的第二表面与所述第一绝缘介质层的第一表面相交。
[0012]通过对称排布的第一漏电极和第二漏电极实现HEMT器件的双向关断，并通过由第一GFP和第一GFP延伸金属组成的栅场板改善沟道电场分布、抑制短沟道效应，使得HEMT器件在满足击穿耐压要求下，能进一步缩小栅极长度，从而降低HEMT器件的沟道电阻、缩小元胞尺寸，进而减小HEMT器件的导通阻抗、降低HEMT器件的功耗。
[0013]在第一方面的第一种可能的实现方式中，所述第一GFP与所述第一GFP延伸金属相连接，所述场板层与所述第一绝缘介质层的第二表面相接触的面积，小于所述栅极结构层的第二表面与所述第一绝缘介质层相接触的面积。
[0014]通过改变第一GFP与第一GFP延伸金属的连接方式，使得第一GFP和第一GFP延伸金属组成的栅场板的面积减小，从而降低HEMT器件的栅极电容和栅极电荷，进而可以提高HEMT器件的高频特性。
[0015]在第一方面的第二种可能的实现方式中，所述第一GFP与所述第一GFP延伸金属间隔排布。
[0016]通过间隔排布所述第一GFP与所述第一GFP延伸金属，可以在降低HEMT器件的栅极电容和栅极电荷的同时，进一步优化第一半导体层的边缘电场，提高HEMT器件的击穿特性。
[0017]在第一方面的第三种可能的实现方式中，所述HEMT器件还包括：第二绝缘介质层；
[0018]所述第二绝缘介质层覆盖所述第一GFP的第一表面和第二表面、所述第一GFP延伸金属的第一表面、以及所述第一绝缘介质层的第一表面，所述第一GFP的第一表面为所述第一GFP远离所述衬底、且与所述氮化物外延层的第一表面相平行的表面，所述第一GFP的第二表面与所述第一GFP的第一表面相交，所述第一GFP延伸金属的第一表面为所述第一GFP延伸金属的远离所述衬底、且与所述氮化物外延层的第一表面相平行的表面；
[0019]所述场板层还包括：第二GFP和第二GFP延伸金属；
[0020]所述第二GFP覆盖所述第二绝缘介质层的第二表面和部分第一表面，所述第二GFP延伸金属覆盖所述第二绝缘介质层的部分第一表面，所述第二GFP延伸金属对称分布在所述第二GFP的两侧，所述第二绝缘介质层的第一表面为所述第二绝缘介质层的远离所述衬底、且与所述氮化物外延层的第一表面相平行的表面，所述第二绝缘介质层的第二表面与所述第二绝缘介质层的第一表面相交；
[0021]所述第二绝缘介质层设置有第一刻蚀窗口，所述第二GFP通过所述第一刻蚀窗口与所述第一GFP电气连接。
[0022]通过在第一GFP和第一GFP延伸金属的基础上，添加第二绝缘介质层、第二GFP和第二GFP延伸金属，使得第二GFP和第二GFP延伸金属可以组成倒U型的栅场板结构，再结合由第一GFP和第一GFP延伸金属组成倒U型的复合栅场板结构，可以进一步改善HEMT器件的沟
道电场分布和栅场板边缘的电场分布、抑制短沟道效应，从而提高HEMT器件的击穿耐压。
[0023]基于第一方面的上述任意一种可能的实现方式，在第一方面的第四种可能的实现方式中，所述栅极结构层还包括：栅金属；
[0024]所述栅金属覆盖所述第一半导体层的第一表面，所述第一半导体层的第一表面为所述第一半导体层的远离所述衬底、且与所述氮化物外延层的第一表本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种HEMT器件，其特征在于，包括：衬底、氮化物外延层、栅极结构层、场板层、第一漏电极、第二漏电极和第一绝缘介质层；其中，所述氮化物外延层设置在所述衬底上，所述栅极结构层、所述第一漏电极、所述第二漏电极和所述第一绝缘介质层设置在所述氮化物外延层的第一表面上，所述氮化物外延层的第一表面为所述氮化物外延层远离所述衬底的表面，所述第一漏电极和所述第二漏电极对称分布在所述栅极结构层两侧；所述栅极结构层包括：第一半导体层，所述第一半导体层由p型氮化物生成；所述第一绝缘介质层覆盖所述栅极结构层的第二表面和部分第一表面，所述栅极结构层的第一表面为所述栅极结构层的远离所述衬底、且与所述氮化物外延层的第一表面相平行的表面，所述栅极结构层的第二表面与所述栅极结构层的第一表面相交，所述第一绝缘介质层的厚度小于所述第一半导体层的厚度；所述场板层包括：第一栅场板GFP和第一GFP延伸金属，所述第一GFP覆盖所述栅极结构层的部分第一表面、以及所述第一绝缘介质层的第二表面和部分第一表面，所述第一GFP延伸金属对称分布在所述第一GFP两侧，并覆盖所述第一绝缘介质层的部分第一表面，所述第一绝缘介质层的第一表面为所述第一绝缘介质层的远离所述衬底、且与所述氮化物外延层的第一表面相平行的表面，所述第一绝缘介质层的第二表面与所述第一绝缘介质层的第一表面相交。2.根据权利要求1所述的HEMT器件，其特征在于，所述第一GFP与所述第一GFP延伸金属相连接，所述场板层与所述第一绝缘介质层的第二表面相接触的面积，小于所述栅极结构层的第二表面与所述第一绝缘介质层相接触的面积。3.根据权利要求1所述的HEMT器件，其特征在于，所述第一GFP与所述第一GFP延伸金属间隔排布。4.根据权利要求1所述的HEMT器件，其特征在于，所述HEMT器件还包括：第二绝缘介质层；所述第二绝缘介质层覆盖所述第一GFP的第一表面和第二表面、所述第一GFP延伸金属的第一表面、以及所述第一绝缘介质层的第一表面，所述第一GFP的第一表面为所述第一GFP远离所述衬底、且与所述氮化物外延层的第一表面相平行的表面，所述第一GFP的第二表面与所述第一GFP的第一表面相交，所述第一GFP延伸金属的第一表面为所述第一GFP延伸金属的远离所述衬底、且与所述氮化物外延层的第一表面相平行的表面；所述场板层还包括：第二GFP和第二GFP延伸金属；所述第二GFP覆盖所述第二绝缘介质层的第二表面和部分第一表面，所述第二GFP延伸金属覆盖所述第二绝缘介质层的部分第一表面，所述第二GFP延伸金属对称分布在所述第二GFP的两侧，所述第二绝缘介质层的第一表面为所述第二绝缘介质层的远离所述衬底、且与所述氮化物外延层的第一表面相平行的表面，所述第二绝缘介质层的第二表面与所述第二绝缘介质层的第一表面相交；所述第二绝缘介质层设置有第一刻蚀窗口，所述第二GFP通过所述第一刻蚀窗口与所述第一GFP电气连接。5.根据权利要求1至4任一所述的HEMT器件，其特征在于，所述栅极结构层还包括：栅金属；
所述栅金属覆盖所述第一半导体层的第一表面，所述第一半导体层的第一表面为所述第一半导体层的远离所述衬底、且与所述氮化物外延层的第一表面相平行的表面；所述第一绝缘介质层设置有第二刻蚀窗口，所述第一GFP通过所述第二刻蚀窗口与所述栅金属电气连接。6.根据权利要求5所述的HEMT器件，其特征在于，所述栅极结构层还包括：第二半导体层；所述第二半导体层位于所述第一半导体层的第一表面，所述第二半导体层在所述氮化物外延层的投影面积，小于所述第一半导体层在所述氮化物外延层的投影面积；所述栅金属覆盖所述第一半导体层的部分第一表面、以及所述第二半导体层的第一表面和第二表面，所述第二半导体层的第一表面为所述第二半导体层的远离所述衬底、且与所述氮化物外延层的第一表面相平行的表面，所述第二半导体层的第二表面与所述第二半导体层的第一表面相交。7.根据权利要求6所述的HEMT器件，其特征在于，所述栅极结构层还包括：刻蚀阻挡层；所述刻蚀阻挡层位于所述第一半导体层的第一表面，所述刻蚀阻挡层在所述氮化物外延层的投影面积，等于所述第一半导体层在所述氮化物外延层的投影面积；所述第二半导体层位于所述刻蚀阻挡层的第一表面，所述刻蚀阻挡层的第一表面为所述刻蚀阻挡层的远离所述衬底、且与所述氮化物外延层的第一表面相平行的表面；所述栅金属覆盖所述刻蚀阻挡层的部分第一表面、以及所述第二半导体层的第一表面和第二表面。8.根据权利要求6或7所述的HEMT器件，其特征在于，所述第二半导体层在所述氮化物外延层的投影的中线，与所述第一半导体层在所述氮化物外延层的投影的中线重合。9.根据权利要求6至8中任一所述的HEMT器件，其特征在于，所述栅极结构层还包括：第三绝缘介质层；所述第三绝缘介质层覆盖所述第一半导体层的部分第一表面或刻蚀阻挡层的部分第一表面，并覆盖所述第二半导体层的第二表面和部分第一表面；所述栅金属覆盖所述第二半导体层的部分第一表面、以及所述第三绝缘介质层的第一表面和第二表面，所述第三绝缘介质层的第一表面为所述第三绝缘介质...

【专利技术属性】
技术研发人员：王怀锋，黄松，张栋梁，谭银炯，胡善柏，
申请(专利权)人：华为技术有限公司，
类型：发明
国别省市：