一种高栅耐压p-GaN 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CN115188819A(43)申请公布日2022.10.14(21)申请号202210787086.1H01L29/207(2006.01)(22)申请日2022.07.06H01L21/335(2006.01)(71)申请人江苏芯港半导体有限公司地址221200江苏省徐州市睢宁县空港经济开发区苏杭路北、观音大道西(72)发明人白俊春程斌刘凯平加峰(74)专利代理机构北京中仟知识产权代理事务所(普通合伙)11825专利代理师冯程程(51)Int.Cl.H01L29/778(2006.01)H01L29/06(2006.01)H01L29/15(2006.01)H01L29/20(2006.01)H01L29/205(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图2页(54)发明名称一种高栅耐压p-GaNHEMT器件及其制备方法(57)摘要本发明属于微电子器件技术领域，具体涉及一种高栅耐压p‑GaNHEMT器件，包括衬底层以及自下而上生长在衬底层上的GaN沟道层和AlGaN势垒层，所述AlGaN势垒层的上表面设置有漏极、p‑GaN层以及源极，且漏极和源极分别设置在p‑GaN层的两侧，所述p‑GaN层的上表面生长有超晶格帽层，且超晶格帽层上设置有栅极；所述超晶格帽层包括2组及以上GaN层和AlGaN层，所述GaN层和AlGaN层依次叠加，且AlGaN层位于GaN层的上方。克服了现有技术的不足，通过自身的极化电场对栅区域的电场分布进行调制，有效的抑制栅极下方电场集中，降低峰值电场，从而提高栅击穿电压。CN115188819ACN115188819A权利要求书1/2页1.一种高栅耐压p‑GaNHEMT器件，其特征在于：包括衬底层以及自下而上生长在衬底层上的GaN沟道层和AlGaN势垒层，所述AlGaN势垒层的上表面设置有漏极、p‑GaN层以及源极，且漏极和源极分别设置在p‑GaN层的两侧，所述p‑GaN层的上表面生长有超晶格帽层，且超晶格帽层上设置有栅极；所述超晶格帽层包括2组及以上GaN层和AlGaN层，所述GaN层和AlGaN层依次叠加，且AlGaN层位于GaN层的上方。2.根据权利要求1所述的一种高栅耐压p‑GaNHEMT器件，其特征在于：所述AlGaN势垒层的厚度为13‑15nm，且其Al组分为20‑28％，所述p‑GaN层的厚度为70‑100nm，且其Mg离子掺杂浓度1×1019～3×1019cm‑3。3.根据权利要求1所述的一种高栅耐压p‑GaNHEMT器件，其特征在于：所述AlGaN层厚度为5‑15nm，且其Al组分为20‑25％，所述GaN层厚度为5‑10nm。4.根据权利要求1‑3任一项所述的一种高栅耐压p‑GaNHEMT器件的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：选取Si、蓝宝石或SiC作为衬底层；步骤2：在衬底层上，生长GaN沟道层和AlGaN势垒层；步骤3：在AlGaN势垒层上生长p‑GaN层；步骤4：在p‑GaN帽层上通过MOCVD工艺生长2组及以上的GaN层和AlGaN层，形成超晶格帽层；步骤5：去除栅极区域以外的p‑GaN及超晶格帽层；步骤6：在AlGaN势垒层上制作源极和漏极；步骤7：在所述外延层结构上设置有源区台面隔离；步骤8：进行栅电极光刻，完成金属淀积，形成栅极；步骤9：通过引线电极完成金属互联，得到所述高栅耐压p‑GaNHEMT器件。5.根据权利要求4所述的一种高栅耐压p‑GaNHEMT器件的制备方法，其特征在于：步骤5中所述去除栅极区域以外的p‑GaN及超晶格帽层，具体方法包括：(1)采用甩胶机3500转/min的转速下甩光刻胶，得到光刻胶掩模；采用NSR1755I7A光刻机进行曝光，形成只保留栅区域的超晶格与p‑GaN帽层的窗口掩膜图形；(2)将做好掩模图形的基片采用ICP98c型感应耦合等离子体刻蚀机在Cl2等离子体以4nm/min的刻蚀速率进行刻蚀，除去栅极以外区域的p‑GaN及超晶格帽层。6.根据权利要求4所述的一种高栅耐压p‑GaNHEMT器件的制备方法，其特征在于：步骤6中所述在AlGaN势垒层上制作源极和漏极，具体方法包括：(1)采用甩胶机在5000转/min的转速下甩光刻胶，得到厚度0.8μm的光刻胶掩模；(2)在温度为80℃的高温烘箱中烘10min，采用NSR1755I7A光刻机进行曝光，形成源、漏区域掩模图形；(3)采用Ohmiker‑50电子束蒸发台以0.1nm/s的蒸发速率进行源漏电极制作，源漏金属依次选用Ti/Al/Ni/Au，其中Ti厚度为20nm，Al厚度为160nm，Ni厚度为55nm，Au厚度为45nm；源漏欧姆接触金属蒸发完成后进行金属剥离，得到完整的源漏电极；(4)用RTP500快速热退火炉