【技术实现步骤摘要】
一种新型高可靠性GaN HEMT器件及其制备方法
[0001]本专利技术属于半导体功率器件
，具体涉及一种新型高可靠性GaN HEMT器件及其制备方法。
技术介绍
[0002]近年来，人们对于传统Si基器件的研究已逐渐逼近物理极限，为进一步减小芯片面积、提高击穿电压、降低导通电阻，GaN材料凭借着其禁带宽度大、高击穿电场、抗辐照、耐高温等优点而得到广泛应用。
[0003]GaN基HEMT器件的耐压和可靠性问题往往受多种因素制约。GaN基HEMT器件漏极附近处的电场强度会达到峰值，进而使得器件在长时间的高场应力作用下发生退化，甚至直接击穿。为解决这一问题，相关技术中采用不同种类的场板结构来均匀化漏源电场，削减峰值电场，以达到提高器件击穿电压的目的。
[0004]然而，已有的场板结构是在漏端连接金属场板，场板位于钝化层上方等，此类结构具有一定的局限性，特别是对于GaN这种高击穿场强材料来说，其对表面电场均匀化的作用十分有限。因此，提高GaN HEMT器件的长期可靠性仍然是本领域技术人员亟需解决的问题。
技术实现思路
[0005]为了解决现有技术中存在的上述问题，本专利技术提供了一种新型高可靠性GaN HEMT器件及其制备方法。本专利技术要解决的技术问题通过以下技术方案实现：
[0006]第一方面，本专利技术提供一种新型高可靠性GaN HEMT器件的制备方法，包括：
[0007]提供衬底；
[0008]在所述衬底的一侧表面外延生长AlN材料，形成成核层；>[0009]在所述成核层远离衬底的一侧表面外延生长GaN材料，形成过渡层；
[0010]在所述过渡层远离衬底的一侧表面外延生长AlGaN材料，形成势垒层，并在所述势垒层远离衬底的一侧制备源极和漏极；
[0011]刻蚀所述势垒层和所述过渡层的两端形成台面，并在所述源极、漏极和势垒层远离衬底的一侧淀积HfO2薄膜，形成绝缘介质层；
[0012]在所述绝缘介质层远离衬底的一侧制备栅极；
[0013]在所述绝缘介质层和所述栅极远离衬底的一侧淀积形成钝化层；沿垂直于衬底所在平面的方向，钝化层的正投影与所述势垒层的正投影重合；
[0014]刻蚀所述钝化层远离衬底的一侧表面后，淀积掺氧的半绝缘多晶硅，形成栅场板；沿垂直于衬底所在平面的方向，所述栅极的正投影位于源、漏极的正投影之间，所述栅场板的正投影为近似S型，且所述栅场板第一端、第二端的正投影分别与栅、漏极的正投影交叠；
[0015]在所述钝化层和所述栅场板远离衬底的一侧形成保护层，得到制备完成的GaN HEMT器件。
[0016]在本专利技术的一个实施例中，所述在所述源极、漏极和势垒层远离衬底的一侧淀积
HfO2薄膜，形成绝缘介质层的步骤，包括：
[0017]利用原子层沉积技术，在所述源极、漏极和势垒层远离衬底的一侧制备HfO2薄膜，形成绝缘介质层；沿垂直于衬底所在平面的方向，HfO2薄膜的厚度为20nm。
[0018]在本专利技术的一个实施例中，所述刻蚀所述钝化层远离衬底的一侧表面后，淀积掺氧的半绝缘多晶硅，形成栅场板的步骤，包括：
[0019]在所述钝化层远离衬底的一侧表面制作掩膜后，利用感应耦合等离子体干法刻蚀技术进行刻蚀，形成凹槽；
[0020]利用电子束蒸发技术在凹槽内淀积掺氧的半绝缘多晶硅，形成栅场板。
[0021]在本专利技术的一个实施例中，所述栅场板的第一端与所述栅极电气连接，所述栅场板的第二端与所述漏极电气连接。
[0022]在本专利技术的一个实施例中，所述在所述衬底的一侧表面外延生长AlN材料，形成成核层的步骤，包括：
[0023]利用金属有机化合物化学气相沉积MOCVD技术，在所述衬底的一侧表面外延生长低温AlN成核层，并在所述低温AlN成核层远离衬底的一侧表面外延生长高温AlN成核层；
[0024]其中，沿垂直于衬底所在平面的方向，所述低温AlN成核层的厚度为30nm，所述高温AlN成核层的厚度为170nm。
[0025]在本专利技术的一个实施例中，所述在所述过渡层远离衬底的一侧表面外延生长AlGaN材料，形成势垒层的步骤，包括：
[0026]以三甲基铝为铝源、三甲基镓为镓源、氨气为氨源，利用MOCVD技术在所述过渡层远离衬底的一侧表面淀积未掺杂的Al
0.2
Ga
0.8
N势垒层；其中，沿垂直于衬底所在平面的方向，所述势垒层的厚度为10nm。
[0027]第二方面，本专利技术提供一种新型高可靠性GaN HEMT器件，包括：
[0028]衬底；
[0029]位于所述衬底一侧的成核层；
[0030]位于所述成核层远离衬底一侧的过渡层；
[0031]位于所述过渡层远离衬底一侧的势垒层；
[0032]位于所述势垒层远离衬底一侧的源极和漏极，且源、漏极位于所述势垒层的两端；
[0033]位于所述势垒层和所述源、漏极远离衬底一侧的绝缘介质层；
[0034]位于所述绝缘介质层远离衬底一侧的栅极；
[0035]位于所述绝缘介质层远离衬底一侧的钝化层；
[0036]位于所述钝化层远离衬底一侧的栅场板；沿垂直于衬底所在平面的方向，所述钝化层的正投影与所述势垒层的正投影重合，所述栅极的正投影位于源、漏极的正投影之间，所述栅场板的正投影为近似S型，且所述栅场板第一端、第二端的正投影分别与栅、漏极的正投影交叠；
[0037]位于所述钝化层和所述栅场板远离衬底一侧的保护层。
[0038]与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：
[0039]本专利技术提供一种新型高可靠性GaN HEMT器件及其制备方法，通过采用电阻场板来优化表面电场，电阻场板能够防止外界有害杂质离子沾污并缓和离子感生电场对器件电场分布的影响。
[0040]此外，在垂直于衬底所在平面的方向上，栅场板的正投影为近似S型，此种近似S型的场板结构可充分利用漂移区面积，进而优化整个沟道的电场分布，使得电场的分布更加均匀，极大地提高横向器件的击穿效率；另一方面，S型结构场板的弯曲密集程度可根据实际沟道电场分布进行调制，例如电场峰指处场板的弯曲密集、电场平缓处场板的弯曲稀疏，如此可最大限度地发挥场板均匀沟道电场分布的作用，改善器件击穿特性。
[0041]以下将结合附图及实施例对本专利技术做进一步详细说明。
附图说明
[0042]图1是本专利技术实施例提供的新型高可靠性GaN HEMT器件制备方法的一种流程图；
[0043]图2是本专利技术实施例提供的新型高可靠性GaN HEMT器件制备方法的一种示意图；
[0044]图3是本专利技术实施例提供的新型高可靠性GaN HEMT器件制备方法的一种示意图；
[0045]图4是本专利技术实施例提供的新型高可靠性GaN HEMT器件制备方法的一种示意图；
[0046]图5是本专利技术实施例提供的新型高可靠性GaN HEMT器件制备方法的本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种新型高可靠性GaN HEMT器件的制备方法，其特征在于，包括：提供衬底；在所述衬底的一侧表面外延生长AlN材料，形成成核层；在所述成核层远离衬底的一侧表面外延生长GaN材料，形成过渡层；在所述过渡层远离衬底的一侧表面外延生长AlGaN材料，形成势垒层，并在所述势垒层远离衬底的一侧制备源极和漏极；刻蚀所述势垒层和所述过渡层的两端形成台面，并在所述源极、漏极和势垒层远离衬底的一侧淀积HfO2薄膜，形成绝缘介质层；在所述绝缘介质层远离衬底的一侧制备栅极；在所述绝缘介质层和所述栅极远离衬底的一侧淀积形成钝化层；沿垂直于衬底所在平面的方向，钝化层的正投影与所述势垒层的正投影重合；刻蚀所述钝化层远离衬底的一侧表面后，淀积掺氧的半绝缘多晶硅，形成栅场板；沿垂直于衬底所在平面的方向，所述栅极的正投影位于源、漏极的正投影之间，所述栅场板的正投影为近似S型，且所述栅场板第一端、第二端的正投影分别与栅、漏极的正投影交叠；在所述钝化层和所述栅场板远离衬底的一侧形成保护层，得到制备完成的GaN HEMT器件。2.根据权利要求1所述的新型高可靠性GaN HEMT器件的制备方法，其特征在于，所述在所述源极、漏极和势垒层远离衬底的一侧淀积HfO2薄膜，形成绝缘介质层的步骤，包括：利用原子层沉积技术，在所述源极、漏极和势垒层远离衬底的一侧制备HfO2薄膜，形成绝缘介质层；沿垂直于衬底所在平面的方向，HfO2薄膜的厚度为20nm。3.根据权利要求1所述的新型高可靠性GaN HEMT器件的制备方法，其特征在于，所述刻蚀所述钝化层远离衬底的一侧表面后，淀积掺氧的半绝缘多晶硅，形成栅场板的步骤，包括：在所述钝化层远离衬底的一侧表面制作掩膜后，利用感应耦合等离子体干法刻蚀技术进行刻蚀，形成凹槽；利用电子束蒸发技术在凹槽内淀积掺氧的半绝缘多晶硅，形成栅场板。4.根据权利要求3所述的新型高可靠性GaN HEMT器件的制备方法...
【专利技术属性】
技术研发人员：袁嵩，张世杰，江希，姜涛，严兆恒，何艳静，弓小武，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：
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