GaN基的p-GaN增强型HEMT器件及其制作方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109888008A(43)申请公布日2019.06.14(21)申请号201711278188.6(22)申请日2017.12.06(71)申请人中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所地址215123江苏省苏州市苏州工业园区独墅湖高教区若水路398号(72)发明人赵杰付凯宋亮郝荣晖陈扶于国浩蔡勇张宝顺(74)专利代理机构南京利丰知识产权代理事务所(特殊普通合伙)32256代理人王茹王锋(51)Int.Cl.H01L29/778(2006.01)H01L29/06(2006.01)H01L21/335(2006.01)权利要求书2页说明书8页附图2页(54)发明名称GaN基的p-GaN增强型HEMT器件及其制作方法(57)摘要本发明公开了一种GaN基的p-GaN增强型HEMT器件及其制作方法。所述器件包括：隧道结构，其包括异质结，所述异质结包括沟道层和势垒层，且所述异质结内形成有二维电子气；帽层，其至少对隧道结构的局部区域形成三维包覆，并至少用以将所述异质结内分布于栅下区域的二维电子气耗尽；源极、漏极，其分别设置在所述隧道结构两端；栅极，其对所述帽层的形成三维包覆。本发明的HEMT器件具有阈值电压高，p-GaN帽层掺杂浓度及厚度要求低等优点。CN109888008ACN109888008A权利要求书1/2页1.一种GaN基的p-GaN增强型HEMT器件，其特征在于包括：隧道结构，其包括异质结，所述异质结包括沟道层和势垒层，且所述异质结内形成有二维电子气；帽层，其至少对隧道结构的局部区域形成三维包覆，并至少用以将所述异质结内分布于栅下区域的二维电子气耗尽；源极、漏极，其分别设置在所述隧道结构两端；以及栅极，其对所述帽层的形成三维包覆。2.根据权利要求1所述的GaN基的p-GaN增强型HEMT器件，其特征在于还包括缓冲层，所述缓冲层的局部区域为相对凸起部，所述沟道层形成在所述相对凸起部上，且所述隧道结构包括所述相对凸起部。3.根据权利要求1所述的GaN基的p-GaN增强型HEMT器件，其特征在于：所述帽层选用p-GaN帽层；优选的，所述p-GaN帽层的掺杂浓度为1015～1021/cm3；和/或，所述帽层的厚度为5nm～1μm；和/或，所述帽层连续覆盖所述隧道结构的两个侧壁的局部区域及顶面的局部区域。4.根据权利要求1所述的GaN基的p-GaN增强型HEMT器件，其特征在于：所述隧道结构上还包覆有绝缘介质层，所述绝缘介质层上形成有用以使帽层与势垒层接触的窗口；优选的，所述绝缘介质层的材质包括AlN、Si3N4、SiO2、HfO2或Al2O3；优选的，所述绝缘介质层的厚度为3nm～1μm。5.根据权利要求1所述的GaN基的p-GaN增强型HEMT器件，其特征在于：所述势垒层的材质包括InGaN、AlInGaN、AlGaN或AlN；和/或，所述势垒层的厚度为3nm～100nm，优选为10～50nm；和/或，所述沟道层的材质包括GaN；和/或，所述GaN沟道层的厚度为1nm～1μm；和/或，所述缓冲层的材质包括AlN、AlGaN、AlInGaN、InGaN或GaN；和/或，所述缓冲层的厚度为300nm～3μm；优选的，所述缓冲层包括低温AlN层及GaN层或AlGaN层；尤其优选的，所述低温AlN层的厚度为2nm～1μm，所述GaN层的厚度为1～3μm；尤其优选的，所述AlGaN层的厚度为1～3μm。6.根据权利要求2所述的GaN基的p-GaN增强型HEMT器件，其特征在于：所述缓冲层设置在衬底上；优选的，所述衬底的材质包括Si、SiC或蓝宝石。7.根据权利要求1所述的GaN基的p-GaN增强型HEMT器件，其特征在于：所述源极、漏极与异质结之间形成欧姆接触；和/或，所述栅极与帽层之间形成肖特基接触。8.根据权利要求1-7中任一项所述的GaN基的p-GaN增强型HEMT器件，其特征在于：当在所述栅极上施加的电压大于一阈值电压时，所述源极和漏极通过二维电子气电连接，使所述HEMT器件开启；而当在所述栅极上施加的电压小于所述阈值电压时，所述异质结内位于栅下区域的二维电子气被耗尽，使所述HEMT器件关闭。9.根据权利要求1-8中任一项所述的GaN基的p-GaN增强型HEMT器件的制作方法，其特征在于包括：至少在衬底上生长形成包含沟道层和势垒层的异质结；对所述异质结进行加工，形成隧道结构；在所述隧道结构上生长形成帽层；在所述隧道结构的两端分别制作源极、漏极；以及2CN109888008A权利要求书2/2页在所述帽层上制作栅极。10.根据权利要求9所述的制作方法，其特征在于还包括：依次在衬底上生长缓冲层、异质结；对所述缓冲层及异质结进行加工，形成所述隧道结构。11.根据权