【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种gan基hemt器件及制备方法，具体涉及一种多沟道gan基hemt器件及制备方法，属于微电子器件。
技术介绍
1、由于二维电子气(2deg)的存在，gan基hemt器件具有很高的载流子迁移率，因此在电力电子电路中广泛应用。但在许多应用场景，如高压转换器中，功率开关器件需要在关断状态下承受很高的电压，同时在开启状态下尽可能通过减少导通电阻来降低器件的损耗。在提高器件耐压的同时保持较低的导通电阻对于实现低损耗高压转换器具有重要的意义。
2、为了提高器件的耐压，可以增加栅极与漏极之间的距离，但这就导致了较高的导通电阻，为了突破这种限制，优化耐压与导通的折中关系，人们提出了很多耐压结构。加利福尼亚大学圣巴巴拉分校的n.-q.zhang等人在2000年提出了场板的结构，通过在栅极上制作场板，在器件的栅极与源极之间的距离为13μm时实现了570v的耐压[1]。东芝的watarusaito等人在2007年采用栅极与源极双场板的方式降低栅极周围的电场，当栅漏间距为10μm时实现了600v的耐压，导通电阻仅为2.3mω/cm2的；当栅漏间距为15μm时实现了950v的耐压，导通电阻为3.6mω/cm2[2]。
3、谢菲尔德大学的a.nakajima等人于2011年首次展示了基于极化结概念的gan超异质结场效应晶体管，gan/algan/gan异质界面上的正负极化电荷分别引起二维电子气和空穴气，通过互相补偿来提高耐压能力。当栅漏间距为22μm时实现了1100v的耐压，导通电阻为6.1mω/cm2[3]。p>
4、研究者们仍在积极探索新方法，力争在保持或者提高耐压能力的情况下继续降低器件的导通电阻。
5、参考文献：
6、[1]n.-q.zhang,s.keller,g.parish,s.heikman,s.p.denbaars andu.k.mishra,"high breakdown gan hemt with overlapping gate structure,"in ieeeelectron device letters,vol.21,no.9,pp.421-423,sept.2000,doi:10.1109/55.863096.
7、[2]w.saito et al.,"suppression of dynamic on-resistance increase andgate charge measurements in high-voltage gan-hemts with optimized field-platestructure,"in ieee transactions on electron devices,vol.54,no.8,pp.1825-1830,aug.2007,doi:10.1109/ted.2007.901150.
8、[3]nakajima a,sumida y,dhyani m h,et al.gan-based superheterojunction field effect transistors using the polarization junctionconcept[j].ieee electron device letters,2011,32(4):542-544.
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种降低耐高压gan基hemt导通电阻的方法，从而在高压转换器中实现低损耗。
2、为实现上述技术目的，本专利技术采用如下技术方案：
3、一种降低耐高压gan基hemt器件导通电阻的方法，设置多层沟道层与势垒层依次交叠的沟道区，形成多个并联沟道，从而降低器件的导通电阻。采用多层沟道后，在增加栅漏之间的距离提高耐压能力的同时导通电阻不会有明显增长。
4、基于上述方法，本专利技术提供了一种gan基hemt器件，其结构包括自下而上依次层叠的衬底层、过渡层、高阻层，在高阻层上的沟道区多个沟道层和势垒层依次交叠形成多个并列沟道，顶端沟道层和顶端势垒层则覆盖包括沟道区在内的整个器件表面；栅源区和漏区分别位于沟道区的两端，源极、栅极、漏极两两之间由钝化层隔开。
5、上述gan基hemt器件中，源极和漏极位于沟道区两端的顶端势垒层上。
6、上述gan基hemt器件可以是基于p-gan帽层或mis结构的增强型hemt器件，也可以是传统的耗尽型hemt器件。对于基于p-gan帽层的增强型hemt器件，栅极p-gan帽层位于顶端势垒层上，栅极位于所述栅极p-gan帽层上。对于基于mis结构的增强型hemt器件，栅区在顶层沟道层上依次为绝缘层和金属栅极。
7、上述gan基hemt器件中，所述衬底层可以采用si衬底、sic衬底、蓝宝石衬底和gan衬底等；所述过渡层有利于外延生长，可以采用gan、aln、ingan、algan、inalgan等材料中一种或多种的组合；所述高阻层能降低器件漏电流、提高击穿电压，可以采用掺碳的gan、ingan、algan、inalgan等材料；沟道区的多个沟道层以及顶端沟道层提供电子导电沟道，可以采用gan、ingan、algan、inalgan等材料；沟道区的多个势垒层以及顶端势垒层通过极化效应产生二维电子气，可以采用gan、aln、algan、ingan、inalgan等材料中一种或多种的组合；电极之间的钝化层可以采用sio2、si3n4等材料。
8、图7是本专利技术实施例一提供的gan基hemt器件结构截面图，该结构为基于p-gan帽层的增强型hemt器件，具体包括：
9、衬底层1；
10、过渡层2，位于所述衬底层1上；
11、高阻层3，位于所述过渡层2上；
12、沟道层4a，位于所述高阻层3上，经刻蚀后，覆盖沟道区部分的高阻层；
13、势垒层5a，位于所述沟道层4a上；
14、沟道层4b，位于所述势垒层5a上；
15、势垒层5b，位于所述沟道层4b上(势垒层与沟道层可多次重复)；
16、顶端沟道层6，覆盖器件表面；
17、顶端势垒层7，位于所述顶端沟道层6上；
18、栅极p-gan帽层8a，位于栅区顶端势垒层7上；
19、钝化层9，覆盖器件表面；
20、栅极10，位于所述栅极p-gan帽层8a上；
21、源极11，位于所述顶端势垒层7上；
22、漏极12，位于所述顶端势垒层7上；
23、实施例二与实施例一的差别在于实施例二的栅极为mis结构(见图8)。
24、此外，上述hemt器件各区域的长度、厚度、掺杂浓度等参数的变化都是本专利技术所涉及的范畴，这取决于不同的设计需求和制备工艺。值得注意的是，本专利技术的重点在于沟道区多次交叠的沟道层与势垒层形成的多个并联沟道可以降低导通电阻。可以理解，在不脱离本专利技术的范围，可以有其他结构本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种降低耐高压GaN基HEMT器件导通电阻的方法，设置多层沟道层与势垒层依次交叠的沟道区，形成多个并联沟道，从而降低器件的导通电阻。
2.一种GaN基HEMT器件，包括自下而上依次层叠的衬底层、过渡层、高阻层，其特征在于，在高阻层上的沟道区多个沟道层和势垒层依次交叠形成多个并列沟道，顶端沟道层和顶端势垒层则覆盖包括沟道区在内的整个器件表面；栅源区和漏区分别位于沟道区的两端，源极、栅极、漏极两两之间由钝化层隔开。
3.如权利要求2所述的GaN基HEMT器件，其特征在于，所述GaN基HEMT器件是基于p-GaN帽层或MIS结构的增强型HEMT器件，或者是传统的耗尽型HEMT器件。
4.如权利要求3所述的GaN基HEMT器件，其特征在于，源极和漏极位于沟道区两端的顶端势垒层上；对于基于p-GaN帽层的增强型HEMT器件，栅极p-GaN帽层位于顶端势垒层上，栅极位于所述栅极p-GaN帽层上；对于基于MIS结构的增强型HEMT器件，栅区在顶层沟道层上依次为绝缘层和金属栅极。
5.如权利要求2所述的GaN基HEMT器件，其特征在于，所述衬底
6.如权利要求2所述的GaN基HEMT器件，其特征在于，所述沟道区的多个沟道层以及顶端沟道层提供电子导电沟道，采用GaN、InGaN、AlGaN、InAlGaN材料中的一种或多种的组合；所述沟道区的多个势垒层以及顶端势垒层通过极化效应产生二维电子气，采用GaN、AlN、AlGaN、InGaN、InAlGaN材料中一种或多种的组合。
7.如权利要求2所述的GaN基HEMT器件，其特征在于，所述钝化层为SiO2或Si3N4。
8.权利要求2所述GaN基HEMT器件的制备方法，包括以下步骤：
9.如权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述GaN基HEMT器件为基于p-GaN帽层的增强型HEMT器件，步骤4)先在顶端势垒层上外延生长p-GaN层并刻蚀形成栅极p-GaN帽层；然后在器件表面外延生长钝化层，在设计的源区和漏区刻蚀钝化层，并制作电极金属，形成漏极和源极；刻蚀栅极p-GaN帽层上方的钝化层并制作栅极，得到基于p-GaN帽层的增强型HEMT器件。
...【技术特征摘要】
1.一种降低耐高压gan基hemt器件导通电阻的方法，设置多层沟道层与势垒层依次交叠的沟道区，形成多个并联沟道，从而降低器件的导通电阻。
2.一种gan基hemt器件，包括自下而上依次层叠的衬底层、过渡层、高阻层，其特征在于，在高阻层上的沟道区多个沟道层和势垒层依次交叠形成多个并列沟道，顶端沟道层和顶端势垒层则覆盖包括沟道区在内的整个器件表面；栅源区和漏区分别位于沟道区的两端，源极、栅极、漏极两两之间由钝化层隔开。
3.如权利要求2所述的gan基hemt器件，其特征在于，所述gan基hemt器件是基于p-gan帽层或mis结构的增强型hemt器件，或者是传统的耗尽型hemt器件。
4.如权利要求3所述的gan基hemt器件，其特征在于，源极和漏极位于沟道区两端的顶端势垒层上；对于基于p-gan帽层的增强型hemt器件，栅极p-gan帽层位于顶端势垒层上，栅极位于所述栅极p-gan帽层上；对于基于mis结构的增强型hemt器件，栅区在顶层沟道层上依次为绝缘层和金属栅极。
5.如权利要求2所述的gan基hemt器件，其特征在于，所述衬底层为si衬底、sic衬底、蓝宝石衬底或gan衬底；所述过渡层采用gan、a...
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