一种HEMT器件及其制备方法技术

本申请实施例属于半导体器件技术领域，涉及一种HEMT器件，包括衬底、外延结构、钝化层、源极、栅极、漏极、侧电极；外延结构设置于衬底上；钝化层包覆于外延结构外；源极、栅极与漏极均设置于钝化层且与外延结构的上表面接触，栅极位于源极与漏极之间；侧电极设置于外延结构的相对两侧，侧电极通过钝化层间隔外延结构设置；侧电极包括栅极侧电极与漏极侧电极；栅极侧电极与栅极通过导线电连接，以形成大栅极；漏极侧电极与漏极通过导线电连接，以形成大漏极。本申请还涉及一种HEMT器件的制备方法。本申请提供的技术方案能够使HEMT器件内部的电场分布均匀化，提高了HEMT器件的耐压能力，提高了HEMT器件的击穿电压。高了HEMT器件的击穿电压。高了HEMT器件的击穿电压。

【技术实现步骤摘要】
一种HEMT器件及其制备方法


[0001]本申请涉及半导体器件
，更具体地，涉及一种HEMT器件以及一种HEMT器件的制备方法。

技术介绍

[0002]GaN作为第三代宽禁带半导体的典型代表,不仅具有禁带宽度大、临界击穿电场高、电子饱和漂移速度大、耐高温、抗辐射以及化学稳定性好等特点,同时由于材料的极化效应,可以与AlGaN等材料形成具有高浓度、高迁移率的二维电子气(2DEG)异质结沟道,非常适用于功率开关应用,因此以GaN为主的第三代宽禁带半导体电力电子器件已经成为当前的研究热点。
[0003]由于GaN材料与器件结构优势,在相同的击穿电压下,AlGaN/GaN HEMT(高电子迁移率晶体管)可以获得更小的导通电阻,已报道的GaN基器件性能指标已经突破Si、GaAs基甚至SiC材料理论极限,但距离GaN材料理论极限还有较大差距,进一步优化器件参数、提升器件耐压性能的空间还非常巨大。
[0004]目前制约击穿电压的主要因素有栅极电场集中效应，过大的峰值电场使器件电场分布很不均匀,器件容易在较低源漏电压下便被击穿,无法充分发挥材料的高耐压优势。

技术实现思路

[0005]本申请实施例所要解决的技术问题是现有的HEMT器件的栅极电场集中效应，过大的峰值电场使器件内部的电场分布不均匀，器件容易被击穿。
[0006]为了解决上述技术问题，本申请实施例提供一种HEMT器件，采用了如下所述的技术方案：
[0007]一种HEMT器件，包括衬底、外延结构、钝化层、源极、栅极、漏极、侧电极；
[0008]所述外延结构设置于所述衬底上；
[0009]所述钝化层包覆于所述外延结构外；
[0010]所述源极、所述栅极与所述漏极均设置于所述钝化层且与所述外延结构的上表面接触，所述栅极位于所述源极与所述漏极之间；
[0011]所述侧电极设置于所述外延结构的相对两侧，所述侧电极通过所述钝化层间隔所述外延结构设置；
[0012]所述侧电极包括栅极侧电极与漏极侧电极；
[0013]所述栅极侧电极与所述栅极通过导线电连接，以形成大栅极；
[0014]所述漏极侧电极与所述漏极通过导线电连接，以形成大漏极。
[0015]进一步的，所述源极与所述栅极侧电极之间的水平间距为0.5～0.8μm；
[0016]所述漏极与所述漏极侧电极之间的水平间距为0.5～0.8μm。
[0017]进一步的，所述钝化层包括顶面钝化层和侧边钝化层；
[0018]所述顶面钝化层设置于所述外延结构的上表面，且填充于所述栅极与所述源极之
间以及所述漏极与所述栅极之间；
[0019]所述侧边钝化层环绕包覆于所述外延结构的外壁，且填充于所述侧电极与所述外延结构之间以及所述侧电极与所述衬底之间。
[0020]进一步的，所述顶面钝化层的厚度为0.1～0.3μm；和/或
[0021]所述侧边钝化层厚度为2～3μm，其中，填充于所述侧电极与所述外延结构之间的侧边钝化层厚度为0.5～0.8μm。
[0022]进一步的，所述外延结构包括层叠设置的缓冲层、GaN沟道层以及AlGaN势垒层；
[0023]所述侧电极自钝化层上表面向下延伸至所述缓冲层所处的水平位置，所述侧电极的底部与所述衬底之间通过所述钝化层间隔设置。
[0024]进一步的，所述衬底的材料选自Si、SiC、GaN的其中一种；和/或
[0025]所述缓冲层的材料选自含C掺杂的GaN、AlGaN的一种或多种；和/或
[0026]所述GaN沟道层的掺杂方式为非故意掺杂；和/或
[0027]所述AlGaN势垒层的掺杂方式为非故意掺杂。
[0028]进一步的，所述缓冲层的厚度为2.0～3.0μm；和/或
[0029]所述GaN沟道层的厚度为0.05～0.10μm；和/或
[0030]所述AlGaN势垒层的厚度为0.04～0.15μm。
[0031]为了解决上述技术问题，本申请实施例还提供一种HEMT器件的制备方法，采用了如下所述的技术方案：
[0032]一种HEMT器件的制备方法，用于制备如上所述的HEMT器件，包括以下步骤：
[0033]提供衬底，在衬底上制备外延结构；
[0034]在所述外延结构的外周制备钝化层；
[0035]在钝化层上蚀刻出源极制备区域与漏极制备区域以制备源极与漏极；
[0036]对靠近漏极一侧的钝化层侧壁进行蚀刻出漏极侧电极制备区域以制备漏极侧电极；
[0037]在钝化层上蚀刻出栅极制备区域以制备栅极；
[0038]对靠近源极一侧的钝化层侧壁进行蚀刻出栅极侧电极制备区域以制备栅极侧电极；
[0039]将所述栅极与所述栅极侧电极通过导线电连接以形成大栅极，将所述漏极与所述漏极侧电极通过导线电连接以形成大漏极。
[0040]进一步的，所述在所述外延结构的外周制备钝化层以后，且在钝化层上蚀刻出源极制备区域、漏极制备区域以前，还包括以下步骤：
[0041]对位于外延结构上表面的钝化层进行减薄处理。
[0042]进一步的，所述漏极侧电极制备区域和所述栅极侧电极制备区域均与所述衬底上表面间隔设置。
[0043]与现有技术相比，本申请实施例主要有以下有益效果：
[0044]本申请实施例提供了一种HEMT器件，通过在外延结构外设置有栅极侧电极与漏极侧电极，将部分电场通过侧电极引入外延结构中，有效地避免了高关态漏压下栅极偏漏极侧的高电场集中效应带来的过早击穿现象，通过使HEMT器件内沟道中的电场分布均匀化，从而提高了HEMT器件的击穿电压，实现HEMT器件亮度的提升。
附图说明
[0045]为了更清楚地说明本申请的方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一个简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，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。
[0046]图1是本申请实施例的HEMT器件的截面图；
[0047]图2是本申请实施例的HEMT器件制备方法的流程图；
[0048]图3a～3d是本申请实施例HEMT器件制备过程中各阶段的结构变化示意图；
[0049]图4是本申请实施例的HEMT器件与常规器件的击穿特性对比图。
[0050]附图标记：
[0051]1、衬底；2、外延结构；21、缓冲层；22、GaN沟道层；23、AlGaN势垒层；3、钝化层；31、顶面钝化层；32、侧边钝化层；4、源极；5、栅极；51、栅极侧电极；6、漏极；61、漏极侧电极。
具体实施方式
[0052]除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请
的技术人员通常理解的含义相同；本文中在申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请；本申请的说明书和权利要求书及本文档来自技高网...

【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、外延结构、钝化层、源极、栅极、漏极、侧电极；所述外延结构设置于所述衬底上；所述钝化层包覆于所述外延结构外；所述源极、所述栅极与所述漏极均设置于所述钝化层且与所述外延结构的上表面接触，所述栅极位于所述源极与所述漏极之间；所述侧电极设置于所述外延结构的相对两侧，所述侧电极通过所述钝化层间隔所述外延结构设置；所述侧电极包括栅极侧电极与漏极侧电极；所述栅极侧电极与所述栅极通过导线电连接，以形成大栅极；所述漏极侧电极与所述漏极通过导线电连接，以形成大漏极。2.根据权利要求1所述的HEMT器件，其特征在于，所述源极与所述栅极侧电极之间的水平间距为0.5～0.8μm；所述漏极与所述漏极侧电极之间的水平间距为0.5～0.8μm。3.根据权利要求1所述的HEMT器件，其特征在于，所述钝化层包括顶面钝化层和侧边钝化层；所述顶面钝化层设置于所述外延结构的上表面，且填充于所述栅极与所述源极之间以及所述漏极与所述栅极之间；所述侧边钝化层环绕包覆于所述外延结构的外壁，且填充于所述侧电极与所述外延结构之间以及所述侧电极与所述衬底之间。4.根据权利要求3所述的HEMT器件，其特征在于，所述顶面钝化层的厚度为0.1～0.3μm；和/或所述侧边钝化层厚度为2～3μm，其中，填充于所述侧电极与所述外延结构之间的侧边钝化层厚度为0.5～0.8μm。5.根据权利要求1～4任一项所述的HEMT器件，其特征在于，所述外延结构包括层叠设置的缓冲层、GaN沟道层以及AlGaN势垒层；所述侧电极自钝化层上表面向下延伸至所述缓冲层所处的水平位置，所述侧电极的底部与所述衬底之...

【专利技术属性】
技术研发人员：李国强，
申请(专利权)人：河源市众拓光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：