【技术实现步骤摘要】
本专利技术具体涉及一种包含半导体场板的高电子迁移率晶体管(hemt)以及该器件的制备方法。
技术介绍
1、gan作为第三代半导体材料，相比第一代si、第二代gaas具有显著优势。algan/ganhemt具有大的能带隙、高峰值饱和电子速度、高浓度二维电子气及较高的电子迁移率，使得algan/gan hemt广泛应用于rf(射频)、微波、功率开关电源等领域。
2、algan/gan hemt属于平面沟道场效应晶体管。漏电极施加高电压时，栅电极边缘靠近漏电极的一侧会产生大的电场尖峰，进而导致局部介质层退化，引起经时击穿，严重影响器件可靠性。为解决严重的电场尖峰问题，现有技术普遍采用栅电极位置放置一个或多个场板，抑制尖峰高度，提高器件可靠性。
3、业内场板的电连接主要有与栅电极连接的栅场板和与源电极连接的源场板，实现方式上主要有多台阶结构或倾斜的结构。现行的诸多方案，本质上是通过逐渐增加场板与二维电子气间距，逐渐降低电容，从而在总电荷量不变的情况下逐渐提高关断电压，最终形成电场梯度。
4、如公告号为cn1938859b、名称为具有场板的宽能带隙晶体管装置的中国专利技术专利，其公开的技术方案即为目前业内普遍采用的场板结构，其通过多次介质层形成多个高度的场板，主要存在的问题是：1、为了形成梯度的场板，需增加2～5步工序，工艺复杂；2、介质层承受高的电场强度，容易造成器件可靠性失效；3、电场强度大，易造成介质层俘获电荷进而动态电阻升高；4、由于场板的电势固定，漏端电压在一定值以上，场板下的电场强度不再变化
5、又如公告号为cn104332498b、名称为一种斜场板功率器件及斜场板功率器件的制备方法的中国专利技术专利，通过倾斜场板改变了场板形成方式。优化电场分布，解决多场板制备工艺复杂问题，主要存在的问题是：1、介质层承受高的电场强度，容易造成器件可靠性失效；2、电场强度造成介质层俘获电荷进而动态电阻升高；3、形成缓的倾斜角，这种工艺本身实现较难，重复性较差；4、由于场板的电势固定，漏端电压在一定值以上，场板下的电场强度不再变化，仅场板末端与漏电极之间电场强度随漏端电压增加而增加，使耐高压范围受限。
6、可见，现有的algan/gan hemt的平面沟道结构以及多场板的引入引起了诸多问题：为了器件能承受高压，需要多个场板抑制电压尖峰；为了实现多场板，增加了额外的2～5步工艺步骤，增加了工艺复杂性和加工成本，同时过多的工艺步骤，增加了制程中引入缺陷的隐患，对器件可靠性不利；目前业内采用的场板有栅和源场板，但由于场板电势等于栅电势或者等于源电势，因此均会与场板下方二维电子气形成很大的电势差，而造成器件失效的绝大部分原因均在此处，主要为介质层承受高电场强度容易造成器件可靠性失效；同时高电场强度造成介质层俘获电荷进而动态电阻升高；另外固定的场板电势，使得漏端电压在一定值以上时，场板下的电场强度不再变化，仅场板末端与漏电极之间电场强度随漏端电压增加而增加，使耐高压范围受限。因此，场板的更优实现方式是algan/gan hemt亟需解决的关键问题。
技术实现思路
1、鉴于此，为了克服现有技术的缺陷，本专利技术的目的是提供一种改进的器件结构，其含有连接在源电极和漏电极之间或栅电极和漏电极之间的半导体场板结构。
2、为了达到上述目的，本专利技术采用以下的技术方案：
3、一种含半导体场板的器件，包括漏电极、源电极、栅电极和场板，所述场板的两端分别连接所述源电极和漏电极或所述栅电极和漏电极，所述场板为半导体材质。
4、根据本专利技术的一些优选实施方面，包括由下至上依次设置的衬底、叠层结构和第一介电层，所述漏电极、源电极位于所述叠层结构和第一介电层中，所述栅电极位于所述第一介电层中；所述场板位于所述第一介电层的上方。
5、根据本专利技术的一些优选实施方面，所述场板连接所述源电极和漏电极，所述第一介电层或栅电极的上方覆盖有第二介电层，所述场板位于所述第二介电层的上方。
6、根据本专利技术的一些优选实施方面，所述场板上具有沿所述场板厚度方向开设的凹槽，所述凹槽的深度小于所述场板的厚度。
7、根据本专利技术的一些优选实施方面，所述凹槽的数量为1-50个，间距0.1-30um，所述凹槽的深度为所述场板厚度的10％-90％。
8、根据本专利技术的一些优选实施方面，所述场板通过如下方法制备得到：在第一介电层上生长半导体材料，形成半导体场板，并同时使得半导体场板的两端分别连接漏电极、栅电极或漏电极、源电极。
9、根据本专利技术的一些优选实施方面，所述场板的厚度为1-2000nm，电阻率为1e2～1e6ω.m。
10、根据本专利技术的一些优选实施方面，所述半导体材质为硅和/或锗，具体可采用硅烷热分解法或西门子法制备非晶硅形成半导体场板。
11、本专利技术还提供了一种如上所述的器件的制备方法，包括如下步骤：
12、在衬底上进行氮化物外延生长，依次形成成核层、缓冲层、沟道层和势垒层，所述成核层、缓冲层、沟道层和势垒层构成叠层结构；
13、在所述势垒层上刻蚀形成源电极孔和漏电极孔；
14、在所述源电极孔、漏电极孔中填充金属，进行退火形成欧姆接触，分别形成所述源电极和漏电极；
15、在势垒层的上方进行沉积形成第一介电层，并刻蚀出栅电极孔；
16、在所述介电层上填充金属并刻蚀掉多余金属，形成栅电极；
17、在第一介电层上生长半导体材料，形成半导体场板，并同时使得半导体场板的两端分别连接漏电极、栅电极或漏电极、源电极，得到所述器件。
18、根据本专利技术的一些优选实施方面，还包括在所述半导体场板上开设出凹槽的步骤：在形成半导体场板之后进行图形化，在所述半导体场板上刻蚀出凹槽。
19、由于采用了以上的技术方案，相较于现有技术，本专利技术的有益之处在于：本专利技术的含半导体场板结构的器件，场板为半导体材质且连接在源电极和漏电极之间或栅电极和源电极之间。通过引入半导体场板，半导体场板的一端与漏电极连接，另一端与栅电极或者源电极连接，从而在器件关断时在场板上形成了均匀的渐变电势。通过场板的均匀渐变电势，有效改善了电场分布，有效控制了场板与下方二维电子气的电势差，解决了高电场造成介质层击穿可靠性失效问题和高电场强度造成介质层俘获电荷问题；同时形成场板的工艺更加简单。
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1.一种含半导体场板的器件，其特征在于，包括漏电极、源电极、栅电极和场板，所述场板的两端分别连接所述源电极和漏电极或所述栅电极和漏电极，所述场板为半导体材质。
2.根据权利要求1所述的器件，其特征在于，包括由下至上依次设置的衬底、叠层结构和第一介电层，所述漏电极、源电极位于所述叠层结构和第一介电层中，所述栅电极位于所述第一介电层中；所述场板位于所述第一介电层的上方。
3.根据权利要求2所述的器件，其特征在于，所述场板连接所述源电极和漏电极，所述第一介电层或栅电极的上方覆盖有第二介电层，所述场板位于所述第二介电层的上方。
4.根据权利要求1所述的器件，其特征在于，所述场板上具有沿所述场板厚度方向开设的凹槽，所述凹槽的深度小于所述场板的厚度。
5.根据权利要求4所述的器件，其特征在于，所述凹槽的数量为1-50个，间距0.1-30um，所述凹槽的深度为所述场板厚度的10％-90％。
6.根据权利要求1所述的器件，其特征在于，所述场板通过如下方法制备得到：在第一介电层上生长半导体材料，形成半导体场板，并同时使得半导体场板的两端分
7.根据权利要求1所述的器件，其特征在于，所述场板的厚度为1-2000nm，电阻率为1e2～1e6Ω.m。
8.根据权利要求1-7任意一项所述的器件，其特征在于，所述半导体材质为硅和/或锗。
9.一种如权利要求1-8任意一项所述的器件的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，还包括在所述半导体场板上开设出凹槽的步骤：在形成半导体场板之后进行图形化，在所述半导体场板上刻蚀出凹槽。
...【技术特征摘要】
1.一种含半导体场板的器件，其特征在于，包括漏电极、源电极、栅电极和场板，所述场板的两端分别连接所述源电极和漏电极或所述栅电极和漏电极，所述场板为半导体材质。
2.根据权利要求1所述的器件，其特征在于，包括由下至上依次设置的衬底、叠层结构和第一介电层，所述漏电极、源电极位于所述叠层结构和第一介电层中，所述栅电极位于所述第一介电层中；所述场板位于所述第一介电层的上方。
3.根据权利要求2所述的器件，其特征在于，所述场板连接所述源电极和漏电极，所述第一介电层或栅电极的上方覆盖有第二介电层，所述场板位于所述第二介电层的上方。
4.根据权利要求1所述的器件，其特征在于，所述场板上具有沿所述场板厚度方向开设的凹槽，所述凹槽的深度小于所述场板的厚度。
5.根据权利要求4所述的器件，其特征在于，所述凹槽的数量为...
【专利技术属性】
技术研发人员：任永硕，王荣华，梁辉南，
申请(专利权)人：润新微电子大连有限公司，
类型：发明
国别省市：
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