具有阵列场板的HEMT器件制造技术

本实用新型专利技术揭示了一种具有阵列场板的HEMT器件，所述HEMT器件包括：衬底；位于衬底上的异质结，异质结包括沟道层和势垒层；钝化层结构，位于异质结上方，所述异质结及钝化层结构中沿第一方向形成有栅极区域、源极区域和漏极区域，栅极区域位于源极区域和漏极区域之间；栅极、源极和漏极，分别形成于栅极区域、源极区域和漏极区域中，栅极位于源极和漏极之间；若干场板，位于栅极和漏极之间的钝化层结构内部或上方，所述场板包括若干沿第一方向或垂直于第一方向阵列分布的金属块。本实用新型专利技术通过阵列场板的设置，可以均匀平衡尖峰电场，显著提高了器件的击穿电压及可靠性，且制备方法简单，无需对各层场板的宽度及高度进行细致优化。优化。优化。

【技术实现步骤摘要】
具有阵列场板的HEMT器件


[0001]本技术属于半导体器件及工艺
，具体涉及一种具有阵列场板的HEMT器件。

技术介绍

[0002]第三代半导体材料氮化镓(GaN)凭借其宽带隙(3.4eV)、高电子迁移率和高击穿电场等特性，成为高温、高频及高功率密度等方向研究热点。目前氮化镓基高电子迁移率晶体管(High Electron Mobility Transistor，HEMT)在高效率、高耐压的功率电子领域有着广泛的应用前景。GaN HEMT在高频高压状态下工作时，需要承受极高的漏极电压，电场线会聚集在器件漏极和栅极之间，然而，由于器件结构上不可避免的会存在缺陷，电场在沟道中呈不均匀分布，栅极靠近漏极一侧边缘会累积极高的峰值电场。通常GaN HEMT栅极峰值电场大小决定了整个器件的击穿电压，这往往造成器件实际击穿电压远低于GaN材料理论击穿电压值。
[0003]为提升GaN HEMT的耐压特性，现有技术中往往会在器件中引入场板(Field Plate，FP)结构，场板材料为金属，其放置于栅极和漏极之间，可以与源极、栅极或漏极任一电极相连，也可以不连接，亦或放置多个场板与不同电极相连接。场板通过在栅漏之间产生附加电势，可以起到调制器件沟道电场分布的作用，进而显著提高器件击穿电压及可靠性。但现有技术中往往需要对各层场板的长度及高度进行细致优化，无法有效均匀平衡尖峰电场。
[0004]因此，针对上述技术问题，有必要提供一种具有阵列场板的HEMT器件。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本技术的目的在于提供一种具有阵列场板的HEMT器件。
[0006]为了实现上述目的，本技术一实施例提供的技术方案如下：
[0007]一种具有阵列场板的HEMT器件，所述HEMT器件包括：
[0008]衬底；
[0009]位于衬底上的异质结，异质结包括沟道层和势垒层；
[0010]钝化层结构，位于异质结上方，所述异质结及钝化层结构中沿第一方向形成有栅极区域、源极区域和漏极区域，栅极区域位于源极区域和漏极区域之间；
[0011]栅极、源极和漏极，分别形成于栅极区域、源极区域和漏极区域中，栅极位于源极和漏极之间；
[0012]若干场板，位于栅极和漏极之间的钝化层结构内部或上方，所述场板包括若干沿第一方向或垂直于第一方向阵列分布的金属块。
[0013]一实施例中，所述HEMT器件包括一层或多层场板，每层场板包括若干沿第一方向或垂直于第一方向阵列分布的金属块，且不同层场板中的金属块部分交叠设置；
[0014]当金属块沿第一方向阵列分布时，所述金属块的厚度为50～400nm，宽度为500～
2500nm，相邻金属块之间的间距为1～3μm；
[0015]当金属块垂直于第一方向阵列分布时，所述金属块的厚度为50～400nm，长度为3～15μm，宽度为500～2500nm，相邻金属块之间的间距为1～3μm。
[0016]一实施例中，所述场板为与栅极电性连接的栅场板、或与源极电性连接的源场板、或独立的浮空场板。
[0017]一实施例中，所述HEMT器件包括：
[0018]第一钝化层，位于异质结上；
[0019]P型半导体层，形成于异质结上的栅极区域内；
[0020]第二钝化层，位于第一钝化层上；
[0021]第三钝化层及第一场板，位于第二钝化层上，第一场板包括若干沿第一方向或垂直于第一方向阵列分布的第一金属块；
[0022]第四钝化层及第二场板，位于第三钝化层上，第二场板包括若干沿第一方向或垂直于第一方向阵列分布的第二金属块；
[0023]第五钝化层及第三场板，位于第四钝化层上，第三场板包括若干沿第一方向或垂直于第一方向阵列分布的第三金属块。
[0024]一实施例中，当金属块沿第一方向阵列分布时：
[0025]所述第一金属块的厚度为70～400nm，宽度为500～1500nm，相邻金属块之间的间距为1～3μm，当第一场板为栅场板时，第一金属块与P型半导体层沿第一方向的最小距离为0，当第一场板为源场板或浮空场板时，第一金属块与P型半导体层沿第一方向的最小距离为500～1000nm；
[0026]所述第二金属块的厚度为50～200nm，第二金属块与第一金属块部分交叠设置，每个第二金属块与下方的一个第一金属块的交叠宽度为250～1000nm，未交叠宽度为500～1500nm，且与下方的另一个第一金属块间距为500～1500nm；
[0027]所述第三金属块的厚度为50～200nm，第三金属块与第一金属块及第二金属块部分交叠设置，每个第三金属块与下方的一个第二金属块及下方的第一金属块的交叠宽度为250～1000nm。
[0028]当金属块垂直于第一方向阵列分布时：
[0029]所述第一金属块的厚度为70～400nm，长度为3～15μm，宽度为500～1500nm，相邻金属块之间的间距为1～3μm，当第一场板为栅场板时，第一金属块与P型半导体层沿第一方向的最小距离为0，当第一场板为源场板或浮空场板时，第一金属块与P型半导体层沿第一方向的最小距离为500～1000nm；
[0030]所述第二金属块的厚度为50～200nm，长度为3～15μm，第二金属块与第一金属块部分交叠设置，每个第二金属块与下方的一个第一金属块的交叠宽度为250～1000nm，未交叠宽度为500～1500nm，且与下方的另一个第一金属块间距为500～1500nm；
[0031]所述第三金属块的厚度为50～200nm，长度为3～15μm，第三金属块与第一金属块及第二金属块部分交叠设置，每个第三金属块与下方的一个第二金属块及下方的第一金属块的交叠宽度为250～1000nm。
[0032]一实施例中，所述第一钝化层为氮化硅钝化层、氧化硅钝化层、氧化铝钝化层、氮化铝钝化层、氧化镓钝化层中的一种或多种的组合，厚度为20～200nm；和/或，
[0033]所述第二钝化层为氮化硅钝化层、氧化硅钝化层中的一种或多种的组合，厚度为50～300nm；和/或，
[0034]所述第三钝化层为氮化硅钝化层、氧化硅钝化层中的一种或多种的组合，厚度为50～300nm；和/或，
[0035]所述第四钝化层为氮化硅钝化层、氧化硅钝化层中的一种或多种的组合，厚度为50～300nm；和/或，
[0036]所述第五钝化层为氮化硅钝化层、氧化硅钝化层、聚酰亚胺钝化层、苯并环丁烯钝化层中的一种或多种的组合，厚度为1～5μm。
[0037]一实施例中，所述源极和/或漏极的材质为金属和/或金属化合物，金属包括金、铂、镍、钛、铝、钯、钽、钨、钼中的一种或多种的组合，金属化合物包括氮化钛、氮化钽中的一种或多种的组合；和/或，
[0038]所述源极和/或场板的材质为金属和/或金属化合物，金属包括金、铂、镍、钛、钯、钽、钨中的一种或多种的组合，金属化合物包括氮化钛、氮化钽本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有阵列场板的HEMT器件，其特征在于，所述HEMT器件包括：衬底；位于衬底上的异质结，异质结包括沟道层和势垒层；钝化层结构，位于异质结上方，所述异质结及钝化层结构中沿第一方向形成有栅极区域、源极区域和漏极区域，栅极区域位于源极区域和漏极区域之间；栅极、源极和漏极，分别形成于栅极区域、源极区域和漏极区域中，栅极位于源极和漏极之间；若干场板，位于栅极和漏极之间的钝化层结构内部或上方，所述场板包括若干沿第一方向或垂直于第一方向阵列分布的金属块。2.根据权利要求1所述的HEMT器件，其特征在于，所述HEMT器件包括一层或多层场板，每层场板包括若干沿第一方向或垂直于第一方向阵列分布的金属块，且不同层场板中的金属块部分交叠设置；当金属块沿第一方向阵列分布时，所述金属块的厚度为50～400nm，宽度为500～2500nm，相邻金属块之间的间距为1～3μm；当金属块垂直于第一方向阵列分布时，所述金属块的厚度为50～400nm，长度为3～15μm，宽度为500～2500nm，相邻金属块之间的间距为1～3μm。3.根据权利要求1所述的HEMT器件，其特征在于，所述场板为与栅极电性连接的栅场板、或与源极电性连接的源场板、或独立的浮空场板。4.根据权利要求1所述的HEMT器件，其特征在于，所述HEMT器件包括：第一钝化层，位于异质结上；P型半导体层，形成于异质结上的栅极区域内；第二钝化层，位于第一钝化层上；第三钝化层及第一场板，位于第二钝化层上，第一场板包括若干沿第一方向或垂直于第一方向阵列分布的第一金属块；第四钝化层及第二场板，位于第三钝化层上，第二场板包括若干沿第一方向或垂直于第一方向阵列分布的第二金属块；第五钝化层及第三场板，位于第四钝化层上，第三场板包括若干沿第一方向或垂直于第一方向阵列分布的第三金属块。5.根据权利要求4所述的HEMT器件，其特征在于，当金属块沿第一方向阵列分布时：所述第一金属块的厚度为70～400nm，宽度为500～1500nm，相邻金属块之间的间距为1～3μm，当第一场板为栅场板时，第一金属块与P型半导体层沿第一方向的最小距离为0，当第一场板为源场板或浮空场板时，第一金属块与P型半导体层沿第一方向的最小距离为500～1000nm；所述第二金属块的厚度为50～200nm，第二金属块与第一金属块部分交叠设置，每个第二金属块与下方的一个第一金属块的交叠宽度为250～1000nm，未交叠宽度为500～1500nm，且与下方的另...

【专利技术属性】
技术研发人员：宁殿华，蒋胜，田伟，熊正兵，黄小蕾，李荷琴，
申请(专利权)人：苏州英嘉通半导体有限公司，
类型：新型
国别省市：