GaN器件及其制备方法技术

本申请公开了一种GaN器件及其制备方法。GaN器件包括由下到上依次层叠设置的衬底、AlGaN/GaN异质结外延层、栅电极、介质层和钝化层，GaN器件还包括栅场板和连接栅场板的金属层，栅电极和栅场板穿设在介质层中，金属层贯穿钝化层，栅场板包括第一栅场板、第二栅场板、第三栅场板和第四栅场板。这样降低了漏极附近的电场峰值，提高GaN器件的击穿电压，避免GaN器件在高功率和高频条件下的失效，既提高了器件的耐压同时对器件的高频特性影响不大，工艺简单，重复性好。重复性好。重复性好。

【技术实现步骤摘要】
GaN器件及其制备方法


[0001]本申请涉及半导体
，更具体而言，涉及一种GaN器件及其制备方法。

技术介绍

[0002]目前，传统的硅基器件已经满足不了当下行业对高频、高功率、高能效功率半导体器件发展需求。氮化镓（GaN）具有禁带宽、击穿电场强度高、饱和电子迁移率高、热导率大、介电常数小、抗辐射能力强等优点，结合卓越的开关性能、温度稳定性和低电磁干扰（EMI），更适用于电力电子、电动汽车和工业动力等行业。然而，氮化镓器件的耐压能力较差，增加场板级数越多，耐压越高，但场板数量的增加会导致器件高频特性下降。

技术实现思路

[0003]本申请实施方式提供了一种GaN器件及其制备方法。
[0004]本申请实施方式的GaN器件包括由下到上依次层叠设置的衬底、AlGaN/ GaN异质结外延层、栅电极、介质层和钝化层，所述GaN器件还包括栅场板和连接所述栅场板的金属层，所述栅电极和所述栅场板穿设在所述介质层中，所述金属层贯穿所述钝化层，所述栅场板包括第一栅场板、第二栅场板、第三栅场板和第四栅场板，所述栅电极连接所述第一栅场板，所述第三栅场板连接所述第一栅场板并设置在所述第一栅场板远离所述栅电极的一侧，所述第二栅场板连接所述第三栅场板并设置在所述第三栅场板靠近所述第一栅场板的一侧，所述第四栅场板连接所述第三栅场板并设置在所述第三栅场板远离所述第一栅场板的一侧，所述钝化层覆盖所述第四栅场板。
[0005]在本申请实施方式的GaN器件中，GaN器件包括四层T型栅场板结构，这样降低了漏极附近的电场峰值，提高GaN器件的击穿电压，避免GaN器件在高功率和高频条件下的失效，既提高了器件的耐压同时对器件的高频特性影响不大，工艺简单，重复性好。
[0006]在某些实施方式中，所述GaN器件还包括源电极和漏电极，所述源电极和所述漏电极设置在所述栅电极的两侧，所述源电极与所述栅电极的距离为3μm，所述漏电极与所述栅电极的距离为20
‑
30μm。如此，GaN器件包括栅电极、源电极和漏电极，源电极与栅电极的距离为3μm，漏电极与栅电极的距离设置在20
‑
30μm之间，形成GaN器件的基本结构，以实现GaN器件的基本功能。
[0007]在某些实施方式中，所述GaN器件还包括第一连接层、第二连接层和第三连接层，所述第一连接层连接所述第一栅场板和所述第三栅场板，所述第二连接层连接所述第三栅场板和所述第四栅场板，所述第三连接层连接所述第四栅场板和所述金属层，所述第一连接层与所述第二栅场板间隔设置。如此，GaN器件可以通过多个连接层将第一栅场板、第三栅场板和第四栅场板连接在一起，避免多个栅场板直接连接，提高GaN器件结构稳定性。
[0008]在某些实施方式中，所述金属层包括第一金属层和第二金属层，所述GaN器件还包括第四连接层，所述第一金属层通过所述第三连接层连接所述第四栅场板，所述第四连接层连接所述第一金属层和所述第二金属层。如此，第一金属层和第二金属层可以通过第四
连接层连接，避免两个金属层直接连接，可以提高GaN器件结构稳定性。同时第一金属层可以电连接内部的栅场板，第二金属层可以连接外部的其他元件。
[0009]在某些实施方式中，所述栅电极的宽度为1.5μm。如此，栅电极的宽度可以设置在1.5μm，在保证实现功能的前提下，可以尽可能的减小栅电极占用的空间。
[0010]本申请实施方式中的GaN器件的制备方法，用于制作上述任一项实施方式所述的GaN器件，所述GaN器件的制备方法包括：提供一衬底；在所述衬底上形成AlGaN/ GaN异质结外延层；在所述AlGaN/ GaN异质结外延层远离所述衬底的一侧制备第一介质层、第二介质层、源电极和漏电极；在所述第二介质层上形成栅电极和栅场板；在所述栅场板远离所述栅电极的一侧制作金属层和钝化层。
[0011]在本申请实施方式的GaN器件及其制备方法中，GaN器件包括四层T型栅场板结构，这样降低了漏极附近的电场峰值，提高GaN器件的击穿电压，避免GaN器件在高功率和高频条件下的失效，既提高了器件的耐压同时对器件的高频特性影响不大，工艺简单，重复性好。
[0012]在某些实施方式中，所述在所述AlGaN/ GaN异质结外延层远离所述衬底的一侧制备第一介质层、第二介质层、源电极和漏电极，包括：在所述AlGaN/ GaN异质结外延层远离所述衬底的一侧制备第一介质层；在所述第一介质层上制备电极孔；在所述电极孔内制备所述源电极和所述漏电极；在所述第一介质层上通过化学气相沉积第二介质层，其中，所述第二介质层覆盖所述源电极和所述漏电极。
[0013]如此，GaN器件上可以制备源电极和漏电极，源电极和漏电极可以配合栅电极实现GaN器件的基本功能。
[0014]在某些实施方式中，所述在所述第二介质层上形成栅电极和栅场板，包括：在所述第二介质层上制作栅极孔；在所述栅极孔通过电子束蒸发依次沉积Ni和Au形成所述栅电极；在所述栅电极上制作第一栅场板；在所述第二介质层上通过化学气相沉积第三介质层和第四介质层，其中，所述第三介质层覆盖所述第一栅场板；在所述第四介质层上制作第一连接层和第二栅场板；在所述第一连接层和所述第二栅场板上制作第三栅场板；在所述第四介质层上通过化学气相沉积第五介质层，其中，所述第五介质层覆盖所述第三栅场板；在所述第五介质层上制作第二连接层和第四栅场板；在所述第五介质层上通过化学气相沉积第六介质层，其中，所述第六介质层覆盖所述第四栅场板。
[0015]如此，为了配合四层栅场板结构，GaN器件设置了七个介质层，七个介质层绝缘并
保护栅电极和栅场板，保证GaN器件的正常工作。
[0016]在某些实施方式中，所述在所述栅场板远离所述栅电极的一侧制作金属层和钝化层，包括：在所述第六介质层上制作第三连接层和第一金属层；在所述第六介质层上通过化学气相沉积第七介质层，其中，所述第七介质层覆盖所述第一金属层；在所述第七介质层上制作第四连接层和第二金属层；在所述第七介质层上沉积钝化层，其中，所述钝化层覆盖所述第二金属层。
[0017]如此，钝化层位于器件的最顶层覆盖第二金属层，可以保护GaN器件结构稳定并密封保护电路，同时可以实现器件的钝化。同时，GaN器件可以通过金属层与外界其他元件实现电连接，进而实现GaN器件的功能。
[0018]在某些实施方式中，所述GaN器件的制备方法还包括：在所述钝化层上制作插接孔，以露出所述第二金属层。
[0019]如此，钝化层上的插接孔可以露出第二金属层，使得第二金属层可以通过插接孔与外界元件电连接。同时，插接孔可以避免第二金属层完全暴露在钝化层外侧，起到保护第二金属层的作用，也避免第二金属层从插接孔中掉出失效。
[0020]本申请的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。
附图说明
[0021]本申请的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施方式的描述中将变得明显本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1. 一种GaN器件，其特征在于，包括由下到上依次层叠设置的衬底、AlGaN/ GaN异质结外延层、栅电极、介质层和钝化层，所述GaN器件还包括栅场板和连接所述栅场板的金属层，所述栅电极和所述栅场板穿设在所述介质层中，所述金属层贯穿所述钝化层，所述栅场板包括第一栅场板、第二栅场板、第三栅场板和第四栅场板，所述栅电极连接所述第一栅场板，所述第三栅场板连接所述第一栅场板并设置在所述第一栅场板远离所述栅电极的一侧，所述第二栅场板连接所述第三栅场板并设置在所述第三栅场板靠近所述第一栅场板的一侧，所述第四栅场板连接所述第三栅场板并设置在所述第三栅场板远离所述第一栅场板的一侧，所述钝化层覆盖所述第四栅场板。2.根据权利要求1所述的GaN器件，其特征在于，所述GaN器件还包括源电极和漏电极，所述源电极和所述漏电极设置在所述栅电极的两侧，所述源电极与所述栅电极的距离为3μm，所述漏电极与所述栅电极的距离为20
‑
30μm。3.根据权利要求1所述的GaN器件，其特征在于，所述GaN器件还包括第一连接层、第二连接层和第三连接层，所述第一连接层连接所述第一栅场板和所述第三栅场板，所述第二连接层连接所述第三栅场板和所述第四栅场板，所述第三连接层连接所述第四栅场板和所述金属层，所述第一连接层与所述第二栅场板间隔设置。4.根据权利要求3所述的GaN器件，其特征在于，所述金属层包括第一金属层和第二金属层，所述GaN器件还包括第四连接层，所述第一金属层通过所述第三连接层连接所述第四栅场板，所述第四连接层连接所述第一金属层和所述第二金属层。5.根据权利要求1所述的GaN器件，其特征在于，所述栅电极的宽度为1.5μm。6.一种GaN器件的制备方法，用于制作权利要求1
‑
5任一项所述的GaN器件，其特征在于，所述GaN器件的制备方法包括：提供一衬底；在所述衬底上形成AlGaN/ GaN异质结外延层；在所述AlGaN/ GaN异质结外延层远离所述衬底的一侧制备第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：温雷，庞振江，洪海敏，廖刚，文豪，顾才鑫，
申请(专利权)人：深圳市国电科技通信有限公司，
类型：发明
国别省市：