一种HEMT器件及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种HEMT器件及其制备方法，HEMT器件包括衬底、异质结结构、栅介质层和栅极；异质结结构位于衬底的一侧；栅介质层位于异质结结构远离衬底的一侧；沿衬底指向异质结结构的方向，栅介质层包括第一栅介质层和第二栅介质层，第一栅介质层为P型栅介质层，第二栅介质层为N型栅介质层；栅极位于栅介质层远离衬底的一侧。本发明专利技术实施例的技术方案可以在降低HEMT器件的栅极漏电流的同时，提高栅极的正向耐压。向耐压。向耐压。

【技术实现步骤摘要】
一种HEMT器件及其制备方法


[0001]本专利技术涉及半导体器件
，尤其涉及一种HEMT器件及其制备方法。

技术介绍

[0002]Ⅲ‑Ⅵ
族化合物（如AlGaN和GaN）由于具有自发极化和压电极化效应，在异质结界面形成高浓度、高电子迁移率的二维电子气（2DEG），基于此原理制备的HEMT（High Electron Mobility Transistor，高电子迁移率晶体管）在高频、高压领域具有广泛应用前景。
[0003]现有技术中，P型栅是实现增强型HEMT器件的可行方案之一。该方案通过在栅极与势垒层之间插入P型氮化物（如P
‑
GaN），将AlGaN层（势垒层）能带提高，将栅下沟道处的导带提高到费米能级之上，从而实现增强型器件。P型栅HEMT器件具有较高的稳定性和可靠性。
[0004]但是，考虑到器件长期工作的可靠性，目前P型栅HEMT器件的阈值电压都不超过2V。而器件高速开关过程引起的振铃效应很容易导致器件误开启，严重情况可使器件失效。同时，现有的P型栅HEMT器件为了降低栅极漏电流，使栅极与P
‑
GaN栅介质层形成肖特基接触，而肖特基结所能承受的正向电压普遍小于7V，与Si基金属
‑
氧化层
‑
半导体场效晶体管（Metal
‑
Oxide
‑
Semiconductor Field
‑
Effect Transistor，MOSFET）的18V还有很大差距。因此，如何在降低HEMT器件的栅极漏电流的同时，提高栅极的正向耐压能力成为亟待解决的问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供了一种HEMT器件及其制备方法，以在降低HEMT器件的栅极漏电流的同时，提高栅极的正向耐压。
[0006]根据本专利技术的一方面，提供了一种HEMT器件，包括：衬底；异质结结构，位于衬底的一侧；栅介质层，位于异质结结构远离衬底的一侧；沿衬底指向异质结结构的方向，栅介质层包括第一栅介质层和第二栅介质层，第一栅介质层为P型栅介质层，第二栅介质层为N型栅介质层；栅极，位于栅介质层远离衬底的一侧。
[0007]可选地，第一栅介质层为P
‑
GaN层；第二栅介质层为组分渐变的层；沿衬底指向异质结结构的方向，第二栅介质层中的Al组分x递增。
[0008]可选地，Al组分x的增长幅度为0.15~0.3。
[0009]可选地，Al组分x由0递增至Y，0.15≤Y≤0.3。
[0010]可选地，第一虚拟截面与第二栅介质层靠近衬底一侧的表面之间的距离为第一距离；第一虚拟截面经过第二栅介质层，且平行于衬底所在平面；
Al组分x与第一距离呈线性关系。
[0011]可选地，栅极与第二栅介质层之间形成肖特基接触或欧姆接触。
[0012]可选地，HEMT器件还包括：缓冲层，位于衬底与异质结结构之间；源极和漏极，位于异质结结构远离衬底的一侧；源极和漏极位于栅极的相对两侧；钝化层，位于异质结结构远离衬底的一侧，且位于源极与栅极叠层之间，以及漏极与栅极叠层之间；其中，栅极叠层为栅极和栅介质层的组合。
[0013]根据本专利技术的另一方面，提供了一种HEMT器件的制备方法，包括：提供衬底；在衬底的一侧形成异质结结构；在异质结结构远离衬底的一侧形成栅介质层；沿衬底指向异质结结构的方向，栅介质层包括第一栅介质层和第二栅介质层，第一栅介质层为P型栅介质层，第二栅介质层为N型栅介质层；在栅介质层远离衬底的一侧形成栅极。
[0014]可选地，在异质结结构远离衬底的一侧形成栅介质层包括：在异质结结构远离衬底的一侧形成P
‑
GaN层；在P
‑
GaN层远离衬底的一侧形成组分渐变的层；沿衬底指向异质结结构的方向，Al组分x递增；去除栅极设置区域以外的P
‑
GaN层和层，得到栅介质层。
[0015]可选地，在衬底的一侧形成异质结结构之前，制备方法还包括：在衬底的一侧形成缓冲层；在栅介质层远离衬底的一侧形成栅极之前，制备方法还包括：在栅介质层远离衬底的一侧形成钝化层；图案化钝化层，形成源极开口和漏极开口；源极开口和漏极开口贯穿钝化层，且位于栅介质层的相对两侧；在源极开口内形成源极，在漏极开口内形成漏极；再次图案化钝化层，形成栅极开口；栅极开口贯穿钝化层，且露出至少部分栅介质层。
[0016]本专利技术实施例的技术方案，通过设置栅介质层包括P型的第一栅介质层和N型的第二栅介质层，使第二栅介质层位于第一栅介质层远离衬底的一侧，从而可以利用第一栅介质层和第二栅介质层形成PN结，在栅极施加正向偏压时，可以利用PN结内部所形成的耗尽区承受更大的电压，进而提高栅极的正向耐压，而且，通过增设第二栅介质层，还可以进一步增加势垒高度差，从而可以进一步减小栅极漏电流。
[0017]应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本专利技术的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本专利技术的范围。本专利技术的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。
附图说明
[0018]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于
本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0019]图1是本专利技术实施例提供的一种HEMT器件的结构示意图；图2是本专利技术实施例提供的一种HEMT器件的制备方法的流程示意图；图3是本专利技术实施例提供的另一种HEMT器件的制备方法的流程示意图；图4
‑
图9是与图3对应的HEMT器件的部分制备流程图。
具体实施方式
[0020]为了使本
的人员更好地理解本专利技术方案，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本专利技术保护的范围。
[0021]图1是本专利技术实施例提供的一种HEMT器件的结构示意图，该HEMT器件是一种增强型HEMT器件。如图1所示，本专利技术实施例提供的HEMT器件包括衬底1、异质结结构2、栅介质层3和栅极4；异质结结构2位于衬底1的一侧；栅介质层3位于异质结结构2远离衬底1的一侧；沿衬底1指向异质结结构2的方向，栅介质层3包括第一栅介质层31和第二栅介质层32，第一栅介质层31为P型栅介质层，第二栅介质层32为N型栅介质层；栅极4位于栅介质层3远离衬底1的一侧。
[0022]本实施例中，栅介质层3包括两层栅介质层。其中，第一栅介质层31为P型栅介质层，第二栅介质层32为N型栅介质层，第二栅介质层32位于第一栅介质层31远离衬底1的一侧，如此，可以利用第一栅介质层31和第二栅介质层32形成PN结，从本文档来自技高网...

【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；异质结结构，位于所述衬底的一侧；栅介质层，位于所述异质结结构远离所述衬底的一侧；沿所述衬底指向所述异质结结构的方向，所述栅介质层包括第一栅介质层和第二栅介质层，所述第一栅介质层为P型栅介质层，所述第二栅介质层为N型栅介质层；栅极，位于所述栅介质层远离所述衬底的一侧。2.根据权利要求1所述的HEMT器件，其特征在于，所述第一栅介质层为P
‑
GaN层；所述第二栅介质层为组分渐变的层；沿所述衬底指向所述异质结结构的方向，所述第二栅介质层中的Al组分x递增。3.根据权利要求2所述的HEMT器件，其特征在于，Al组分x的增长幅度为0.15~0.3。4.根据权利要求3所述的HEMT器件，其特征在于，Al组分x由0递增至Y，0.15≤Y≤0.3。5.根据权利要求2所述的HEMT器件，其特征在于，第一虚拟截面与所述第二栅介质层靠近所述衬底一侧的表面之间的距离为第一距离；所述第一虚拟截面经过所述第二栅介质层，且平行于所述衬底所在平面；Al组分x与所述第一距离呈线性关系。6.根据权利要求1所述的HEMT器件，其特征在于，所述栅极与所述第二栅介质层之间形成肖特基接触或欧姆接触。7.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：缓冲层，位于所述衬底与所述异质结结构之间；源极和漏极，位于所述异质结结构远离所述衬底的一侧；所述源极和所述漏极位于所述栅极的相对两侧；钝化层，位于所述异质结结构远离所述衬底的一侧，且位于所述源极与栅极叠层之间，以及...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨国江，于世珩，陈芳胜，
申请(专利权)人：江苏长晶科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：