P型栅增强型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CN115312599A(43)申请公布日2022.11.08(21)申请号202211071930.7(22)申请日2022.09.02(71)申请人东科半导体（安徽）股份有限公司地址243000安徽省马鞍山市经济技术开发区银黄东路999号数字硅谷产业园38栋101-401(72)发明人谢勇(74)专利代理机构南京九致知识产权代理事务所(普通合伙)32307专利代理师严巧巧(51)Int.Cl.H01L29/778(2006.01)H01L21/335(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图5页(54)发明名称P型栅增强型HEMT器件及其制备方法(57)摘要本申请公开了一种P型栅增强型HEMT器件及其制备方法，所述器件包括：衬底；外延结构，位于所述衬底之上，包括从下至上依次设置的沟道层、势垒层和盖帽层，其中所述势垒层和所述盖帽层之间设置有GaN自停止插入层，所述盖帽层为p‑AlGaN材质且由高温氧化湿法腐蚀而成；源/漏极，位于所述外延结构中的沟道层之上；栅极，位于所述外延结构中的盖帽层之上。其制备工艺采用温氧化湿法腐蚀，且配合自停止插入层，能够实现无损器件且保证器件的一致性好，选用的p‑AlGaN栅材质能够获得更高的漏端电流密度和更低的栅漏电，并且提升电子的势垒高度和负空间电荷量，使得器件拥有更高的阈值电压，因此能够使得器件的性能得到进一步提升。CN115312599ACN115312599A权利要求书1/1页1.P型栅增强型HEMT器件，其特征在于，包括：衬底；外延结构，位于所述衬底之上，包括从下至上依次设置的沟道层、势垒层和盖帽层，其中所述势垒层和所述盖帽层之间设置有GaN自停止插入层，所述盖帽层为p‑AlGaN材质且由高温氧化湿法腐蚀而成；源/漏极，位于所述外延结构中的沟道层之上；栅极，位于所述外延结构中的盖帽层之上。2.根据权利要求1所述的器件，其特征在于，所述盖帽层的厚度为70nm～90nm。3.根据权利要求1所述的器件，其特征在于，所述盖帽层的材质为AlGaN掺Mg，掺杂浓度为(0.8～1.2)×1019cm‑3。4.根据权利要求2所述的器件，其特征在于，所述GaN自停止插入层厚度为2nm～3nm。5.根据权利要求1～4所述的器件，其特征在于，所述沟道层的材质为GaN，所述势垒层的材质为AlGaN。6.P型栅增强型HEMT器件的制备方法，其特征在于，包括：形成外延结构于衬底上，包括在衬底上依次生长沟道层、势垒层、GaN自停止插入层和盖帽层，所述盖帽层为p‑AlGaN材质；形成SiO2硬掩膜于所述外延结构上，刻蚀去除有源区域的SiO2硬掩膜；将整体置于高温氧氛围中氧化处理；用碱性溶液腐蚀有源区域的盖帽层，直至有源区的盖帽层被完全腐蚀并自停止于GaN自停止插入层表面；用酸性溶液腐蚀栅区的硬掩膜；形成源/漏极于栅区的两侧；形成电学隔离于器件两侧；形成栅极于所述盖帽层之上。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述在衬底上依次生长沟道层、势垒层、GaN自停止插入层和盖帽层的厚度依次为4.2um、15nm、2.5nm、80nm。8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述盖帽层的材质为AlGaN掺Mg，掺杂浓度为(0.8～1.2)×1019cm‑3。9.所述将整体置于高温氧氛围中氧化处理，包括：在620℃～680℃的氧气氛围中氧化100分钟～120分钟。10.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述用碱性溶液腐蚀有源区域的盖帽层，包括：用70℃～90℃的TMAH溶液或KOH溶液腐蚀有源区域的盖帽层100分钟～120分钟。2CN115312599A说明书1/5页P型栅增强型HEMT器件及其制备方法技术领域[0001]本申请涉及微电子器件技术领域，具体涉及一种。背景技术[0002]作为第三代半导体材料，GaN拥有禁带宽度大、击穿场强高以及电子饱和速率高等优点，AlGaN/GaN组成的异质结构中存在自发极化和压电极化效应，因而能够在沟道内产生高浓度、高电子迁移率的二维电子气，因此，GaN基HEMT器件非常适合高频、高功率等应用。[0003]然而，AlGaN/GaN基HEMT器件为耗尽型器件，在电路应用中，需要设计复杂的驱动电路来驱动耗尽型GaNHEMT器件，由于需要负偏压才能关断器件，如果电路中负偏压系统失效，则会引起器件的可靠性问题，甚至导致器件被烧毁，这对整个电路的可靠性是一个挑战。目前几种主要用来制备增强型器件的方案包括：p型栅、凹槽栅、F处理和Cascode结构。其中的，p型栅增强型HEMT器件能够耗尽沟道下方的二维电子气，因此能够实现增强型的特性。目前采用等离子体刻蚀的方式刻蚀栅区域之外有源区的p‑GaN层形成器件结构，然而，等离子体刻蚀具有较高