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
‑
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器件存在动态阈值电压这一严重问题。GaN器件在经历高漏极电压时，空穴从栅极P
‑
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；器件再次打开后，栅极P
‑
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，带来的弊端就是金属场板的夹断电压较大，即金属场板
‑
金属场板下方的介质层
‑
AlGaN/GaN异质结组成的MIS
‑
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
‑
i
‑
n结承担，所述栅极P
‑
GaN层仍会有一定程度的耗尽，导致空穴从栅极P
‑
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
‑
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
‑
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；
[0007]位于所述势垒层表面的栅极P
‑
GaN层、P
‑
GaN场板，源极和漏极，位于所述栅极P
‑
GaN层表面的栅极金属电极，位于所述P
‑
GaN场板表面的P
‑
GaN场板金属电极，所述栅极P
‑
GaN层和所述栅极P
‑
GaN层表面的栅极金属电极构成栅极；
[0008]所述P
‑
GaN场板位于所述栅极和所述漏极之间，所述栅极位于所述源极和所述P
‑
GaN场板之间，所述栅极下方沟道无二维电子气层，所述P
‑
GaN场板下方沟道具有二维电子气层。
[0009]可选的，所述P
‑
GaN场板为掺杂浓度小于所述栅极P
‑
GaN层的轻掺杂，所述栅极P
‑
GaN层的掺杂浓度范围为1e18cm
‑3～1e20cm
‑3，所述P
‑
GaN场板的掺杂浓度范围为1e15cm
‑3～1e19cm
‑3。
[0010]可选的，所述P
‑
GaN场板垂直于沟道方向为连续分布。
[0011]可选的，还包括：位于所述栅极金属电极、P
‑
GaN场板金属电极、源极、漏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。
[0012]一种具有P
‑
GaN场板的GaN器件的制作方法，包括：
[0013]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层和所述势垒层之间具有二维电子气层；
[0014]在所述势垒层表面形成栅极P
‑
GaN层、P
‑
GaN场板、源极和漏极，在所述栅极P
‑
GaN层表面形成栅极金属电极，在所述P
‑
GaN场板表面形成P
‑
GaN场板金属电极，所述栅极P
‑
GaN层和所述栅极P
‑
GaN层表面的栅极金属电极构成栅极；
[0015]所述P
‑
GaN场板形成于所述栅极和漏极之间，所述栅极形成于所述源极和所述P
‑
GaN场板之间，所述栅极下方沟道无二维电子气层，所述P
‑
GaN场板下方沟道具有二维电子气层。
[0016]可选的，所述栅极P
‑
GaN层与所述P
‑
GaN场板制备步骤包括：在所述势垒层表面生长P
‑
GaN材料层，刻蚀所述P
‑
GaN材料层形成所述栅极P
‑
GaN层，二次生长P
‑
GaN材料层，刻蚀所述P
‑
GaN材料层形成所述P
‑
GaN场板。
[0017]可选的，所述栅极P
‑
GaN层与所述P
‑
GaN场板制备步骤包括：在所述势垒层表面生长P
‑
GaN材料层，刻蚀所述P
‑
GaN材料层形成所述栅极P
‑
GaN层和P
‑
GaN场板，对所述栅极P
‑
GaN层进行二次掺杂，形成栅极P
‑
GaN层和P
‑
GaN场板。
[0018]可选的，所述栅极金属电极和所述P
‑
GaN场板金属电极采用相同工艺同时形成或者采用不同金属分别制备。
[0019]可选的，所述源极和所述漏极采用相同工艺同时形成。
[0020]可选的，还包括：所述栅极金属电极、P
‑
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
‑
GaN场板，由于所述P
‑
GaN场板直接接触所述势垒层，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
‑
GaN场板迅速夹断，所述栅极与所述漏极的电压差几乎全部降落在所述P
‑
GaN场板与所述漏极之间，由于所述P
‑
GaN场板的屏蔽，所述栅极处的p
‑
i
‑
n结承压很小，所述栅极P
‑
GaN层中几乎没有耗尽区展宽，避免空穴从所述栅极P
‑
GaN层发射到所述栅极金属电极中，P
‑
GaN场板相比于传统金属场板能够有效抑制栅极处的p
‑<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
‑
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
‑
GaN层、P
‑
GaN场板，源极和漏极，位于所述栅极P
‑
GaN层表面的栅极金属电极，位于所述P
‑
GaN场板表面的P
‑
GaN场板金属电极，所述栅极P
‑
GaN层和所述栅极P
‑
GaN层表面的栅极金属电极构成栅极；所述P
‑
GaN场板位于所述栅极和所述漏极之间，所述栅极位于所述源极和所述P
‑
GaN场板之间，所述栅极下方沟道无二维电子气层，所述P
‑
GaN场板下方沟道具有二维电子气层。2.如权利要求1所述的一种具有P
‑
GaN场板的GaN器件，其特征在于，所述P
‑
GaN场板为掺杂浓度小于所述栅极P
‑
GaN层的轻掺杂，所述栅极P
‑
GaN层的掺杂浓度范围为1e18cm
‑3～1e20cm
‑3，所述P
‑
GaN场板的掺杂浓度范围为1e15cm
‑3～1e19cm
‑3。3.如权利要求1所述的一种具有P
‑
GaN场板的GaN器件，其特征在于，所述P
‑
GaN场板垂直于沟道方向为连续分布。4.如权利要求1所述的一种具有P
‑
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、P
‑
GaN场板金属电极、源极、漏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
‑
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层和所述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、P
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GaN场板、源极和漏极，在所述栅极P
‑
GaN层表面形成栅极金属电极，在所述P
‑
GaN场...

【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：