一种具有P-GaN场板的GaN器件及制作方法技术

本发明专利技术涉及GaN器件领域。提供了一种具有P

【技术实现步骤摘要】
一种具有P
‑
GaN场板的GaN器件及制作方法


[0001]本专利技术涉及GaN器件领域，特别涉及一种具有P
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GaN场板的GaN器件及制作方法。

技术介绍

[0002]请参考图1，传统的GaN器件，面临着动态阈值电压这一严重问题。GaN器件在关断时，会经历高漏极电压，此时空穴从栅极P
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GaN层发射到栅极金属电极中，导致栅极P
‑
GaN层中的正电荷减少；GaN器件再次打开后，栅极P
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GaN层中减少的正电荷无法立即恢复，需要更大的栅极电压才可以开启GaN器件，阈值电压出现正向漂移。常见的解决方法是在介质层表面增加金属场板，利用金属场板平衡电场分布，减小栅极处p
‑
i
‑
n结耐压，从而抑制阈值电压漂移现象。
[0003]传统的GaN器件的金属场板形成于GaN器件的介质层的表面，金属场板不能直接接触势垒层，若金属场板直接形成于势垒层表面，则形成的肖特基结有漏电风险，故要用介质层将金属场板与器件表面隔离开，带来的弊端就是金属场板的夹断电压较大，即金属场板
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金属场板下介质层
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AlGaN/GaN异质结组成的MIS
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HEMT的阈值电压较大，一般在几十到几百伏不等。在金属场板夹断前，所述栅极和漏极间的电压V
DG
仍然需要所述栅极处p
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i
‑
n结承担，所述栅极P
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GaN层仍会有一定程度的耗尽，导致空穴从所述栅极P
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GaN层发射到栅极金属电极中，动态阈值电压的问题仍然存在。

技术实现思路

[0004]本专利技术为了克服传统GaN器件面临着动态阈值电压这一技术问题，提供一种具有P
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GaN场板的GaN器件及制作方法。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供一种具有P
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GaN场板的GaN器件，包括：
[0006]衬底、位于所述衬底表面的GaN层，位于所述GaN层表面的势垒层，所述GaN层和所述势垒层之间具有二维电子气层，位于所述势垒层表面的栅极、P
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GaN场板、源极和漏极，位于所述P
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GaN场板表面的P
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GaN场板金属电极，所述栅极位于所述源极和所述P
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GaN场板之间；所述P
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GaN场板位于所述栅极和所述漏极之间；
[0007]所述栅极包括栅极P
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GaN层和位于所述栅极P
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GaN层表面的栅极金属电极；所述P
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GaN场板和所述GaN层之间的势垒层厚度大于所述栅极P
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GaN层和所述GaN层之间的势垒层的厚度，使得所述栅极P
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GaN层下方沟道不具有二维电子气层，所述P
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GaN场板下方沟道具有二维电子气层。
[0008]可选的，所述势垒层包括具有凹槽结构的栅下势垒层和通道区势垒层，所述栅极位于凹槽结构的势垒层表面。
[0009]可选的，所述具有凹槽结构的栅下势垒层表面距所述GaN层表面的厚度范围为1nm～100nm，所述通道区势垒层表面距所述GaN层表面的厚度范围为2nm～200nm。
[0010]可选的，还包括：位于所述栅极金属电极、源极、漏极、P
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GaN场板金属电极表面和所述势垒层表面的介质层，位于所述栅极与所述漏极之间且位于所述介质层表面的金属场
板。
[0011]一种具有P
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GaN场板的GaN器件的制作方法，包括：
[0012]提供衬底，在所述衬底表面形成GaN层，在所述GaN层表面形成势垒层，所述GaN层和势垒层之间具有二维电子气层；
[0013]在所述势垒层表面形成栅极P
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GaN层和P
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GaN场板，其中所述P
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GaN场板和所述GaN层之间的势垒层厚度大于所述栅极P
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GaN层和所述GaN层之间的势垒层厚度，使得所述栅极P
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GaN层下方沟道不具有二维电子气层，所述P
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GaN场板下方沟道具有二维电子气层；
[0014]在所述势垒层表面形成源极和漏极，在所述P
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GaN场板表面形成P
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GaN场板金属电极，在所述栅极P
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GaN层表面形成栅极金属电极，所述栅极P
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GaN层和所述栅极金属电极构成栅极，所述栅极位于所述源极和所述P
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GaN场板之间；所述P
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GaN场板位于所述栅极和所述漏极之间。
[0015]可选的，所述势垒层包括具有凹槽结构的栅下势垒层和通道区势垒层，所述势垒层的形成步骤包括：在所述GaN层表面生长势垒材料层，刻蚀所述势垒材料层，减薄栅极区域的势垒材料层，形成具有凹槽结构的栅下势垒层，其他区域的势垒材料层作为通道区势垒层。
[0016]可选的，所述势垒层包括具有凹槽结构的栅下势垒层和通道区势垒层，所述势垒层的形成步骤包括：在所述GaN层表面生长第一势垒材料层，刻蚀栅极区域的第一势垒材料层，直到暴露出底部的所述GaN层表面，在所述势垒材料层和暴露出的所述GaN层表面再次生长第二势垒材料层，在栅极区域形成具有凹槽结构的栅下势垒层，其他区域的势垒材料层形成通道区势垒层。
[0017]可选的，所述P
‑
GaN场板和所述栅极P
‑
GaN层采用相同工艺同时形成。
[0018]可选的，所述P
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GaN场板金属电极和所述栅极金属电极材料相同，采用相同工艺同时形成或使用不同金属材料分别制备。
[0019]可选的，所述P
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GaN场板和所述P
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GaN场板表面的P
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GaN场板金属电极为欧姆接触或者肖特基接触。
[0020]可选的，在所述栅极金属电极、P
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GaN场板金属电极、源极、漏极表面和所述势垒层表面形成介质层，在所述栅极与所述漏极之间且位于所述介质层表面形成金属场板。
[0021]综上所述，本专利技术的优点及有益效果为：
[0022]本专利技术在所述势垒层表面直接形成所述P
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GaN场板，由于所述P
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GaN场板直接接触势垒层，其夹断电压小于传统技术中金属场板的夹断电压，当GaN器件经历高漏极电压时，所述P
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GaN场板迅速夹断，所述栅极与漏极的电压差主要由所述P
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GaN场板与漏极之间的耗尽区承担，由于所述P
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GaN场板屏蔽，所述栅极处的p
‑
i
‑
n结承压很小，所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有P
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GaN场板的GaN器件，其特征在于，包括：衬底、位于所述衬底表面的GaN层，位于所述GaN层表面的势垒层，所述GaN层和所述势垒层之间具有二维电子气层，位于所述势垒层表面的栅极、P
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GaN场板、源极和漏极，位于所述P
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GaN场板表面的P
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GaN场板金属电极，所述栅极位于所述源极和所述P
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GaN场板之间；所述P
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GaN场板位于所述栅极和所述漏极之间；所述栅极包括栅极P
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GaN层和位于所述栅极P
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GaN层表面的栅极金属电极；所述P
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GaN场板和所述GaN层之间的势垒层厚度大于所述栅极P
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GaN层和所述GaN层之间的势垒层的厚度，使得所述栅极P
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GaN层下方沟道不具有二维电子气层，所述P
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GaN场板下方沟道具有二维电子气层。2.如权利要求1所述一种具有P
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GaN场板的GaN器件，其特征在于，所述势垒层包括具有凹槽结构的栅下势垒层和通道区势垒层，所述栅极位于凹槽结构的势垒层表面。3.如权利要求2所述一种具有P
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GaN场板的GaN器件，其特征在于，所述具有凹槽结构的栅下势垒层表面距所述GaN层表面的厚度范围为1nm～100nm，所述通道区势垒层表面距所述GaN层表面的厚度范围为2nm～200nm。4.如权利要求1所述一种具有P
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GaN场板的GaN器件，其特征在于，还包括：位于所述栅极金属电极、源极、漏极、P
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GaN场板金属电极表面和所述势垒层表面的介质层，位于所述栅极与所述漏极之间且位于所述介质层表面的金属场板。5.一种具有P
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GaN场板的GaN器件的制作方法，其特征在于，包括：提供衬底，在所述衬底表面形成GaN层，在所述GaN层表面形成势垒层，所述GaN层和势垒层之间具有二维电子气层；在所述势垒层表面形成栅极P
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GaN层和P
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GaN场板，其中所述P
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GaN场板和所述GaN层之间的势垒层厚度大于所述栅极P
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GaN层和所述GaN层之间的势垒层厚度，使得所述栅极P
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GaN层下方沟道不具有二维电子气层，所述P
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【专利技术属性】
技术研发人员：李茂林，施雯，银发友，
申请(专利权)人：杭州云镓半导体科技有限公司，
类型：发明
国别省市：