GaNHEMT器件、半导体器件、电子设备以及制备方法技术

本发明专利技术提供了一种GaNHEMT器件，包括：GaNHEMT结构；其中，所述GaNHEMT结构的表层包括：第一区域、第二区域以及第三区域；所述第一区域、所述第二区域以及所述第三区域沿水平方向依次排列；p

【技术实现步骤摘要】
GaN HEMT器件、半导体器件、电子设备以及制备方法


[0001]本专利技术涉及半导体器件领域，尤其涉及一种GaN HEMT器件、半导体器件、电子设备以及制备方法。

技术介绍

[0002]近年来，GaN材料因其宽禁带、高电子迁移率、大击穿电压等优势在电力电子、光电以及射频领域有着广泛应用。对于AlGaN/GaN异质结其二维电子气(2DEG)在没有栅极偏压的条件下天然存在，这意味着GaN器件通常为耗尽型器件，但是从实际电路和可靠性层面考虑，增强型的器件更具应用价值。由于功率转换电路对于常关型器件的需求，因此必须在零栅极偏压的条件下将栅极区域下的2DEG浓度降低至零，于是激发出制造增强型器件的需求。p
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GaN栅结构的AlGaN/GaN HEMT利用p
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n结的耗尽作用来控制沟道，当p
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n结的内置电压大到足以耗尽栅极区域中的2DEG时，可以形成增强型器件。p
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GaN栅结构由生长在A1GaN层顶部的Mg掺杂的GaN层实现，在AlGaN上引入p
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GaN帽层后，AlGaN的导带将被提升，这就会使栅下沟道中的2DEG的耗尽，这样就可以实现器件的增强型应用。
[0003]传统的p
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GaN栅增强型HEMT通过热退火的方式激活的pGaN中Mg，从而实现p型特性。但是在热退火过程中在pGaN中的Mg会扩散至下方AlGaN层，导致AlGaN/GaN异质结退化，使得器件导通电阻增大。同时，在制备增强型器件时需要将非栅下的pGaN刻蚀完全，刻蚀对漂移区带来的损伤同样会导致器件退化，因此需要一种新型高效的pGaN激活方法提升器件性能。
[0004]因而，开发一种p
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GaN层的制作工艺，使得制作而成的p
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GaN栅增强型HEMT器件，既不会使得器件因刻蚀而造成损伤，又能避免因退火导致的镁离子的扩散问题，成为本领域技术人员亟待要解决的技术重点。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供一种GaN HEMT器件、半导体器件、电子设备以及制备方法，以解决p
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GaN层的刻蚀损伤的问题。
[0006]根据本专利技术的第一方面，提供了一种GaN HEMT器件，包括：
[0007]GaN HEMT结构；其中，所述GaN HEMT结构的表层包括：第一区域、第二区域以及第三区域；所述第一区域、所述第二区域以及所述第三区域沿水平方向依次排列；
[0008]p
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GaN材料层，包括：第一p
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GaN层与第二p
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GaN层；所述第一p
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GaN层形成于所述第二区域；所述第二p
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GaN层分布于所述第一区域与所述第三区域；
[0009]其中，所述p
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GaN材料层中掺杂有镁离子，且仅所述第一p
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GaN层中的镁离子经激光选区退火的方式进行激活。
[0010]可选的，所述GaN HEMT结构具体包括：
[0011]衬底，以及沿远离所述衬底的方向上依次形成于所述衬底上的沟道层以及势垒层；其中，所述第一p
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GaN层与所述第二p
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GaN层形成于所述势垒层的表面；
[0012]源极金属层与漏极金属层；所述源极金属层与所述漏极金属层分别贯穿所述第一区域与所述第二区域的所述第二p
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GaN层，且形成于所述势垒层的表面。
[0013]可选的，所述GaN HEMT器件还包括：
[0014]栅极金属层、栅极金属互连层、源极金属互连层、漏极金属互连层以及钝化层；所述栅极金属层形成于所述第一p
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GaN层的顶端；所述栅极金属互连层、所述源极金属互连层、所述漏极金属互连层分别形成于所述栅极金属层、所述源极金属层以及所述漏极金属层的顶端；所述钝化层填充于所述栅极金属互连层、所述源极金属互连层以及所述漏极金属互连层之间的空隙中；
[0015]栅极场板，形成于所述栅极金属层与所述漏极金属层之间的所述钝化层的顶端，且连接所述栅极金属互连层。
[0016]可选的，所述GaN HEMT器件还包括：
[0017]若干隔离层；所述若干隔离层形成于所述GaN HEMT结构沿水平方向的两侧，且贯穿所述第二p
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GaN层、所述势垒层以及部分所述沟道层。
[0018]可选的，所述衬底的材料是Si，所述沟道层的材料是GaN，所述势垒层的材料是AlGaN，所述钝化层的材料是Al2O3。
[0019]根据本专利技术的第二方面，提供了一种GaN HEMT器件的制作方法，用于制作本专利技术第一方面的任一项所述的GaN HEMT器件，包括：
[0020]形成所述GaN HEMT结构与p
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GaN材料层；所述p
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GaN材料层形成于所述GaN HEMT结构的表层；所述p
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GaN材料层中包括所述第一区域、所述第二区域以及所述第三区域；
[0021]形成所述第一p
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GaN层与所述第二p
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GaN层；所述第一p
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GaN层形成于所述第二区域；所述第二p
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GaN层形成于所述第一区域与所述第三区域；其中，仅形成所述第一p
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GaN层时，采用的退火方式是：激光选区退火的方式。
[0022]可选的，形成所述第一p
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GaN层与所述第二p
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GaN层具体包括：
[0023]对所述第二区域的所述p
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GaN材料层进行激光选区退火，以在所述第二区域形成所述第一p
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GaN层，同时在所述第一区域与所述第三区域形成所述第二p
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GaN层。
[0024]可选的，对所述第二区域的所述p
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GaN层进行激光退火时，采用的激光波长为300～600nm，激光能量是300W～1200W，激光的光斑尺寸是1um～0.5mm。
[0025]可选的，形成所述GaN HEMT结构与p
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GaN材料层，具体包括：
[0026]提供一所述衬底；在所述衬底上沿远离所述衬底的方向上依次形成所述沟道层、所述势垒层以及所述p
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GaN材料层；所述p
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GaN材料层形成于所述GaN HEMT结构的表层；
[0027]形成所述源极金属层与所述漏极金属层；所述源极金属层与所述漏极金属层沿水平方向排列，且贯穿所述p
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GaN材料层。
[0028]可选的，形成所述源极金属层与所述漏极金属层之前还包括：
[0029]形成所述若干隔离层；所述若干隔离层贯穿所述GaN HEMT结构中，所述p
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GaN材料层本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种GaN HEMT器件，其特征在于，包括：GaN HEMT结构；其中，所述GaN HEMT结构的表层包括：第一区域、第二区域以及第三区域；所述第一区域、所述第二区域以及所述第三区域沿水平方向依次排列；p
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GaN材料层，包括：第一p
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GaN层与第二p
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GaN层；所述第一p
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GaN层形成于所述第二区域；所述第二p
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GaN层分布于所述第一区域与所述第三区域；其中，所述p
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GaN材料层中掺杂有镁离子，且仅所述第一p
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GaN层中的镁离子经激光选区退火的方式进行激活。2.根据权利要求1所述的一种GaN HEMT器件，其特征在于，所述GaN HEMT结构具体包括：衬底，以及沿远离所述衬底的方向上依次形成于所述衬底上的沟道层以及势垒层；其中，所述第一p
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GaN层与所述第二p
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GaN层形成于所述势垒层的表面；源极金属层与漏极金属层；所述源极金属层与所述漏极金属层分别贯穿所述第一区域与所述第二区域的所述第二p
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GaN层，且形成于所述势垒层的表面。3.根据权利要求2所述的一种GaN HEMT器件，其特征在于，所述GaN HEMT器件还包括：栅极金属层、栅极金属互连层、源极金属互连层、漏极金属互连层以及钝化层；所述栅极金属层形成于所述第一p
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GaN层的顶端；所述栅极金属互连层、所述源极金属互连层、所述漏极金属互连层分别形成于所述栅极金属层、所述源极金属层以及所述漏极金属层的顶端；所述钝化层填充于所述栅极金属互连层、所述源极金属互连层以及所述漏极金属互连层之间的空隙中；栅极场板，形成于所述栅极金属层与所述漏极金属层之间的所述钝化层的顶端，且连接所述栅极金属互连层。4.根据权利要求3所述的一种GaN HEMT器件，其特征在于，所述GaN HEMT器件还包括：若干隔离层；所述若干隔离层形成于所述GaN HEMT结构沿水平方向的两侧，且贯穿所述第二p
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GaN层、所述势垒层以及部分所述沟道层。5.根据权利要求4所述的一种GaN HEMT器件，其特征在于，所述衬底的材料是Si，所述沟道层的材料是GaN，所述势垒层的材料是AlGaN，所述钝化层的材料是Al2O3。6.一种GaN HEMT器件的制作方法，用于制作权利要求1
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5任一项所述的GaN HEMT器件，其特征在于，包括：形成所述GaN HEMT结构与p
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GaN材料层；所述p
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GaN材料层形成于所述GaN HEMT结构的表层；所述p
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GaN材料层中包括所述第一区域、所述第二区域以及所述第三区域；形成所述第一p
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GaN层与所述第二p
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GaN层；所述第一p
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GaN层形成于所述第二区域；所述第二p
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【专利技术属性】
技术研发人员：王路宇，张鹏浩，徐敏，潘茂林，王强，谢欣灵，黄海，黄自强，徐赛生，王晨，张卫，
申请(专利权)人：复旦大学，
类型：发明
国别省市：