一种3D超结高耐压高散热的HEMT器件及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种3D超结高耐压高散热的HEMT器件及其制备方法，属于半导体器件领域。该HEMT器件包括由下至上依次层叠的衬底、电子沟道层、势垒层、空穴沟道层和p型半导体层。p型半导体层的上表面上设置有第一电极。p型半导体层和空穴沟道层中设置有周期性分布的第一沟槽。第一沟槽的开口位于p型半导体层的上表面上，底部位于空穴沟道层内或位于势垒层的上表面上。第一沟槽的内壁和底部设置有第一介质层，内部被p型金刚石填充。p型金刚石与第一电极接触。电子沟道层、势垒层、空穴沟道层形成双异质结。该HEMT器件结构中结合了极化超结和pn超结，形成了具有3D超结的结构，使得该HEMT器件的击穿电压和散热性能显著提高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于半导体器件，具体涉及一种3d超结高耐压高散热的hemt器件及其制备方法。

技术介绍

1、hemt（高电子迁移率晶体管）器件在施加电压时会出现局部电场集中的现象，因此导致hemt器件的整体耐压性能不够高。以gan hemt（氮化镓高电子迁移率晶体管）器件为例，尽管gan的击穿电场强度为3mv/cm，但是gan hemt结构的功率器件很难实现超过1000v的高耐压性能。尤其是在器件关断状态下，随着漏极电压不断升高，栅极下方的耗尽区像漏极一侧扩展，导致栅极边缘处形成较高的电场峰，这种栅极电场集中的现象导致栅极所处的电子沟道中的电场过早地达到临界击穿电场，从而导致器件提前被击穿，还容易导致“电流崩塌”现象。

2、为了提高hemt器件的击穿电压，通常会采用场板（field plate，fp）技术来使沟道内的电场分布均匀。然而，在栅极上形成场板虽然能在一定程度上抑制电场集中的现象，但是很难完全消除电场集中的现象，因此，场板技术对器件的击穿电压提升程度有限。

3、为了使沟道内的电场分布更均匀，现有技术中引入了极化超结（polariz本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种3D超结高耐压高散热的HEMT器件，其特征在于，包括由下至上依次层叠的衬底、电子沟道层、势垒层、空穴沟道层和p型半导体层，所述p型半导体层的上表面上设置有第一电极；所述p型半导体层和所述空穴沟道层中设置有周期性分布的第一沟槽，所述第一沟槽的开口位于所述p型半导体层的上表面上，所述第一沟槽的底部位于所述空穴沟道层内或位于所述势垒层的上表面上；所述第一沟槽的内壁和底部设置有第一介质层，所述第一沟槽内部被p型金刚石填充；所述p型金刚石与所述第一电极接触；所述电子沟道层与所述势垒层形成异质结，所述势垒层与所述空穴沟道层形成异质结。

2.根据权利要求1所述的HEMT器件，其特征...

【技术特征摘要】

1.一种3d超结高耐压高散热的hemt器件，其特征在于，包括由下至上依次层叠的衬底、电子沟道层、势垒层、空穴沟道层和p型半导体层，所述p型半导体层的上表面上设置有第一电极；所述p型半导体层和所述空穴沟道层中设置有周期性分布的第一沟槽，所述第一沟槽的开口位于所述p型半导体层的上表面上，所述第一沟槽的底部位于所述空穴沟道层内或位于所述势垒层的上表面上；所述第一沟槽的内壁和底部设置有第一介质层，所述第一沟槽内部被p型金刚石填充；所述p型金刚石与所述第一电极接触；所述电子沟道层与所述势垒层形成异质结，所述势垒层与所述空穴沟道层形成异质结。

2.根据权利要求1所述的hemt器件，其特征在于，所述第一电极为栅极，所述hemt器件包括源极、漏极、源极场板和第二介质层；所述源极和所述漏极分别位于所述势垒层的上表面上的两侧；所述源极场板从所述源极的上表面上朝向所述漏极延伸，延伸至所述p型半导体层的上方；所述第二介质层隔离所述栅极和所述源极场板。

3.根据权利要求2所述的hemt器件，其特征在于，所述第二介质层的材料为二氧化硅、氧化铝、氮化硅中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭若诗，李明哲，徐少东，朱厉阳，郭飞，王宽，吴阳阳，陈伟，成志杰，袁俊，
申请(专利权)人：湖北九峰山实验室，
类型：发明
国别省市：