一种新型高跨导的增强型HEMT器件及其制备方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115347045A(43)申请公布日2022.11.15(21)申请号202211007999.3(22)申请日2022.08.22(71)申请人华南师范大学地址510630广东省广州市天河区中山大道西55号(72)发明人尹以安张锡琛(74)专利代理机构北京清控智云知识产权代理事务所(特殊普通合伙)11919专利代理师仵乐娟(51)Int.Cl.H01L29/778(2006.01)H01L29/207(2006.01)H01L29/423(2006.01)H01L21/335(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图3页(54)发明名称一种新型高跨导的增强型HEMT器件及其制备方法(57)摘要本发明涉及一种新型高跨导的增强型HEMT器件及其制备方法，其包括，具有第一表面和第二表面的衬底，布置于衬底第一表面的Al组分渐变缓冲层，包含至少两个三维鳍状栅极单元的多重三维鳍状栅极，三维鳍状栅极单元由依次层叠于缓冲层上的异质结沟道层、帽层和栅极金属层构成；源极和漏极分别布置于多重三维鳍状栅极的两侧，位于缓冲层上；衬底电极位于衬底的第二表面；缓冲层、沟道层和帽层构成PNP结构，沿源极指向漏极的方向上，栅极金属还覆盖于三维鳍状栅极的侧壁，本发明的器件结构实现了更好的栅控，同时其跨导数值明显提升。CN115347045ACN115347045A权利要求书1/1页1.一种新型高跨导的增强型HEMT器件，其特征在于，衬底1，具有第一表面和第二表面；Al组分渐变缓冲层2，布置于所述衬底的第一表面；包含至少两个三维鳍状栅极单元的多重三维鳍状栅极，所述三维鳍状栅极单元由依次层叠于所述缓冲层上的异质结沟道层、帽层和栅极金属层构成；源极和漏极，分别布置于所述多重三维鳍状栅极的两侧，位于所述缓冲层上；衬底电极，位于所述衬底的第二表面；其中，所述缓冲层、沟道层和帽层构成PNP结构，沿源极指向漏极的方向上，栅极金属还覆盖于所述三维鳍状栅极的侧壁。2.根据权利要求1的所述增强型HEMT器件，其特征在于，所述缓冲层的Al组分由衬底指向栅极的方向上线性或非线性减小。3.根据权利要求2的所述增强型HEMT器件，其特征在于，所述缓冲层选用Alx1Iny1Ga(1‑x1‑y1)N或Alz1Ga(1‑z1)N，其中，0<x1<0.83，0<y1<0.17，0<z1<0.83。4.根据权利要求1至3之一的所述增强型HEMT器件，其特征在于，所述沟道层选用周期性排列的Alz2Ga(1‑z2)N/GaN异质结或Alx2Iny2Ga(1‑x2‑y2)N/GaN异质结，其中，0<x2<0.83，0<y2<0.17，0<z2<0.83，所述异质结的周期数不超过5。5.根据权利要求4的所述增强型HEMT器件，其特征在于，所述沟道层中，Alz2Ga(1‑z2)N或Alx2Iny2Ga(1‑x2‑y2)N的厚度选用15～30nm，GaN沟道层的厚度为10nm至50nm，优选地，GaN层的厚度为10nm。6.根据权利要求5的所述增强型HEMT器件，其特征在于，所述栅极金属与所述源极及漏极之间设置有钝化层；所述衬底选用原生GaN衬底、AlGaN衬底或AlInGaN衬底。7.根据权利要求5或6的所述增强型HEMT器件，其特征在于，所述帽层还覆盖于所述三维鳍状栅极中沟道层的侧壁。8.根据权利要求7的所述增强型HEMT器件，其特征在于，相邻所述多重三维鳍状栅极的帽层之间具有一定的缝隙，所述栅极金属层还填充所述缝隙。9.根据权利要求7的所述增强型HEMT器件，其特征在于，相邻所述多重三维鳍状栅极的帽层接触。10.一种新型高跨导的增强型HEMT器件的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：在衬底的第一表面依次外延生长渐变缓冲层和异质结沟道层；沿所述异质结沟道层刻蚀至所述渐变缓冲层中一定深度，形成多鳍结构；形成帽层生长窗口，生长帽层；沉积钝化层，形成源极和漏极开孔；沉积源极和漏极金属层，形成欧姆接触的源极和漏极；刻蚀钝化层，形成栅极开孔；沉积栅极金属层，形成多重三维鳍状栅极；在所述衬底的第二表面沉积金属层，形成肖特基接触的衬底电极；其中，所述缓冲层、沟道层和帽层构成PNP结构。2CN115347045A说明书1/5页一种新型高跨导的增强型HEMT器件及其制备方法技术领域[0001]本发明涉及HEMT器件技术领域，尤其涉及一种新型高跨导的增强型HEMT器件及其制备方法。背景技术[0002]AlGaN/GaNHEMT器件，基于AlGaN与GaN异质结界面处产生的高浓度、高迁移率的二维电子气，能够实现高饱和电流密度与低导通电阻，在高频与大功率领域获得了越来越广泛的应用，在学术研究与生产研发上具有很好的发展前景。[0003]但是普通HEMT器件存在一