半导体设备及其制造方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115207094A(43)申请公布日2022.10.18(21)申请号202110395444.X(22)申请日2021.04.13(71)申请人安普林荷兰有限公司地址荷兰奈梅亨市(72)发明人张安邦(74)专利代理机构北京派特恩知识产权代理有限公司11270专利代理师江海李雪(51)Int.Cl.H01L29/10(2006.01)H01L29/06(2006.01)H01L29/47(2006.01)H01L29/778(2006.01)H01L21/335(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图6页(54)发明名称半导体设备及其制造方法(57)摘要公开了半导体设备及其制造方法。本发明涉及一种基于氮极性GaN的高电子迁移率晶体管HEMT。本发明还涉及一种制造这种HEMT的方法。根据本发明，基于氮极性GaN的HEMT包括：设置在缓冲层上的AlGaN背势垒、设置在缓冲层上的沟道层、设置在沟道层上的AlGaN帽层、以及设置在AlGaN帽层上的第二GaN层。根据本发明，沟道层包括第一GaN层和AlGaN沟道层，其中，AlGaN沟道层设置在第一GaN层和AlGaN背势垒之间。此外，肖特基接触设置在第一GaN层上。CN115207094ACN115207094A权利要求书1/2页1.一种基于氮极性GaN的高电子迁移率晶体管HEMT，包括：外延结构，所述外延结构包括：衬底；设置在所述衬底上的缓冲层；设置在所述缓冲层上的AlaGa(1‑a)N背势垒；设置在所述缓冲层上的沟道层，所述沟道层包括第一GaN层；设置在所述沟道层上的AlcGa(1‑c)N帽层；设置在所述AlcGa(1‑c)N帽层上的第二GaN层；以及设置在所述第二GaN层上的漏极接触和源极接触；以及肖特基接触；其特征在于：所述沟道层进一步包括设置在所述第一GaN层和所述AlaGa(1‑a)N背势垒之间的AlbGa(1‑b)N沟道层，且所述肖特基接触设置在所述第一GaN层上。2.根据权利要求1所述的HEMT，其中，1>a>b≥c>0。3.根据权利要求2所述的HEMT，其中，至少在所述AlaGa(1‑a)N背势垒和所述AlbGa(1‑b)N沟道层之间的交界处，a‑b≥0.05，更优选地，a‑b≥0.1。4.根据权利要求2或3所述的HEMT，其中，所述AlaGa(1‑a)N背势垒中的Al含量在从所述衬底到所述第二GaN层的方向上恒定。5.根据权利要求2或3所述的HEMT，其中，所述AlaGa(1‑a)N背势垒中的Al含量在从所述衬底到所述第二GaN层的方向上降低。6.根据权利要求2至5中任一项所述的HEMT，其中，所述AlbGa(1‑b)N沟道中的Al含量在从所述衬底到所述第二GaN层的方向上恒定。7.根据权利要求2至5中任一项所述的HEMT，其中，所述AlbGa(1‑b)N沟道中的Al含量在从所述衬底到所述第二GaN层的方向上降低。8.根据权利要求2至7中任一项所述的HEMT，其中，所述AlcGa(1‑c)N帽层中的Al含量在从所述衬底到所述第二GaN层的方向上恒定。9.根据权利要求2至7中任一项所述的HEMT，其中，所述AlcGa(1‑c)N帽层中的Al含量在从所述衬底到所述第二GaN层的方向上降低。10.根据前述权利要求中任一项所述的HEMT，其中：所述AlaGa(1‑a)N背势垒的厚度优选地在10nm至200nm的范围内；和/或所述AlbGa(1‑b)N沟道层的厚度优选地在5nm至30nm的范围内；和/或所述第一GaN层的厚度优选地在1nm至10nm的范围内；和/或所述AlcGa(1‑c)N帽层的厚度优选地在5nm至50nm的范围内；和/或所述第二GaN层的厚度优选地在0nm至50nm的范围内。11.根据前述权利要求中任一项所述的HEMT，其中：193所述AlaGa(1‑a)N背势垒中的n型掺杂的浓度优选地在0.1至1倍10#/cm的范围内；和/或193所述AlbGa(1‑b)沟道层中的n型掺杂的浓度优选地在0至1倍10#/cm的范围内；和/或2CN115207094A权利要求书2/2页193所述AlcGa(1‑c)帽层中的n型掺杂的浓度优选地在0至1倍10#/cm的范围内；和/或所述第一GaN层中的n型掺杂的浓度优选地在0至1倍1019#/cm3的范围内；和/或所述第二GaN层中的n型掺杂的浓度优选在0.1至1倍1019#/cm3的范围内。12.根据前述权利要求中任一项所述的HEMT，其中，所述衬底是硅衬底、氮化镓衬底、碳化硅衬底或蓝宝石衬底。13.根据前述权利要求中任一项所述的HEMT，其中，所述缓冲层包括GaN层。14.根据前述权利要求中任一项所述的HEMT，其中，所述欧姆接触包括Ti/Al/Ti/T