一种增强型氮化镓器件结构及其制备方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN116013958A(43)申请公布日2023.04.25(21)申请号202211698317.8H01L21/335(2006.01)(22)申请日2022.12.28(71)申请人西安电子科技大学地址710071陕西省西安市太白南路2号(72)发明人曹艳荣王志恒吕航航马毛旦许晟瑞吕玲习鹤郑雪峰陈川张新祥吴琳姗马晓华(74)专利代理机构西安嘉思特知识产权代理事务所(普通合伙)61230专利代理师勾慧敏(51)Int.Cl.H01L29/06(2006.01)H01L29/20(2006.01)H01L29/423(2006.01)H01L29/778(2006.01)权利要求书2页说明书7页附图4页(54)发明名称一种增强型氮化镓器件结构及其制备方法(57)摘要本发明涉及一种增强型氮化镓器件结构及其制备方法，结构包括：衬底层；GaN缓冲层，位于衬底层之上；AlGaN势垒层，位于GaN缓冲层之上，AlGaN势垒层的凹槽结构包括相通的第一凹槽和第二凹槽；第一P型氮化镓栅帽层、第二P型氮化镓栅帽层设置在凹槽结构中；栅电极位于P型氮化镓栅帽层之上；源电极和漏电极位于AlGaN势垒层上表面的两端；钝化层位于AlGaN势垒层之上；栅场板位于钝化层之上。本发明的增强型氮化镓器件结构避免了削弱器件栅控能力的问题，兼顾了器件的优秀输出特性与较高的阈值电压，较好地保留了氮化镓器件高温稳定性好、载流子迁移率高的特点。CN116013958ACN116013958A权利要求书1/2页1.一种增强型氮化镓器件结构，其特征在于，所述增强型氮化镓器件结构包括：衬底层；GaN缓冲层，位于所述衬底层之上；AlGaN势垒层，位于所述GaN缓冲层之上，所述AlGaN势垒层的上表面设置有凹槽结构，所述凹槽结构包括相通的第一凹槽和第二凹槽，且所述第一凹槽的深度大于所述第二凹槽的深度；第一P型氮化镓栅帽层和第二P型氮化镓栅帽层，所述第一P型氮化镓栅帽层设置在所述第一凹槽中，所述第二P型氮化镓栅帽层设置在所述第二凹槽中，且所述第一P型氮化镓栅帽层和所述第二P型氮化镓栅帽层相互接触；栅电极，所述栅电极位于所述第一P型氮化镓栅帽层和所述第二P型氮化镓栅帽层之上；源电极和漏电极，所述源电极和所述漏电极分别位于所述AlGaN势垒层上表面的两端；第一钝化层和第二钝化层，所述第一钝化层和所述第二钝化层位于所述AlGaN势垒层之上，且所述第一钝化层位于所述源电极和所述栅电极之间，所述第二钝化层位于所述漏电极和所述栅电极之间；栅场板，所述栅场板位于所述第二钝化层之上。2.根据权利要求1所述的增强型氮化镓器件结构，其特征在于，所述衬底层的材料为硅。3.根据权利要求1所述的增强型氮化镓器件结构，其特征在于，所述第一P型氮化镓栅帽层和所述第二P型氮化镓栅帽层的上表面与所述AlGaN势垒层的上表面齐平。4.根据权利要求1所述的增强型氮化镓器件结构，其特征在于，所述栅电极、所述源电极、所述漏电极和所述栅场板的上表面齐平，且所述栅电极和所述栅场板相接触，所述栅场板和所述漏电极之间的间距大于零。5.根据权利要求1所述的增强型氮化镓器件结构，其特征在于，所述源电极和所述栅电极之间的间距小于所述漏电极和所述栅电极之间的间距。6.根据权利要求1所述的增强型氮化镓器件结构，其特征在于，所述第一钝化层的两端分别与所述源电极和所述栅电极接触，所述第二钝化层的两端分别与所述漏电极和所述栅电极接触。7.根据权利要求1所述的增强型氮化镓器件结构，其特征在于，所述第一钝化层和所述第二钝化层的材料为SiN。8.根据权利要求1所述的增强型氮化镓器件结构，其特征在于，所述第一凹槽的宽度等于所述第二凹槽的宽度。9.根据权利要求1所述的增强型氮化镓器件结构，其特征在于，所述衬底层的厚度为0.3μm；所述AlGaN势垒层的厚度为0.015μm，所述GaN缓冲层的厚度为1.945μm；所述第一凹槽的深度为0.012μm、宽度为0.5μm，所述第二凹槽的深度为0.0095μm、宽度为0.5μm；所述源电极和漏电极之间的间距为4μm，所述漏电极和所述栅电极之间的间距为2μm；所述第一P型氮化镓栅帽层和所述第二P型氮化镓栅帽层的掺杂浓度为1×1018cm‑3。2CN116013958A权利要求书2/2页10.一种增强型氮化镓器件结构的制备方法，其特征在于，所述制备方法用于制备权利要求1至10任一项所述的增强型氮化镓器件结构，所述制备方法包括：步骤1、选取衬底层；步骤2、在所述衬底层上生长GaN缓冲层；步骤3、在所述GaN缓冲层上生长AlGaN势垒层；步骤4、在所述AlGaN势垒层上表面的两端制备源电极和漏电极；步骤5、在所述AlGaN势垒层上表面生长钝化层；步骤6、在栅电极