GaN器件结构及其制备方法.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CN113097291A(43)申请公布日2021.07.09(21)申请号202110350296.X(22)申请日2021.03.31(71)申请人浙江集迈科微电子有限公司地址313100浙江省湖州市长兴县经济技术开发区陈王路与太湖路交叉口长兴国家大学科技园二分部北园8号厂房(72)发明人马飞邹鹏辉左亚丽朱伟超(74)专利代理机构上海光华专利事务所(普通合伙)31219代理人佟婷婷(51)Int.Cl.H01L29/10(2006.01)H01L29/20(2006.01)H01L29/06(2006.01)H01L29/78(2006.01)权利要求书2页说明书10页附图6页(54)发明名称GaN器件结构及其制备方法(57)摘要本发明提供一种GaN器件结构及制备方法，制备包括：在衬底上制备GaN沟道层及初始势垒层，制备栅区辅助结构，制备掺杂势垒复合结构及栅极台阶辅助复合结构，栅极台阶辅助复合结构呈台阶状贯穿在掺杂势垒复合结构中，各级栅极台阶辅助结构沿栅极区域指向漏极电极方向逐渐上升，去除栅区辅助结构及栅极台阶辅助复合结构，制备源极电极及漏极电极，制备栅极复合结构。本发明通过引入掺杂势垒复合结构，并基于栅区辅助结构和栅极台阶辅助结构，通过多次选择性外延，可以改善掺杂浓度，实现低欧姆接触电极，并通过设计阶梯型栅极及栅极场板，还可以进一步同时设计阶梯型漏极场板，控制2DEG浓度，避免了刻蚀工艺造成的损伤，可靠性较高。CN113097291ACN113097291A权利要求书1/2页1.一种GaN器件结构的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：提供衬底，并在所述衬底上制备外延结构，所述外延结构至少包括GaN沟道层及位于所述GaN沟道层上的初始势垒层；在所述外延结构上制备栅区辅助结构，以定义出栅极区域；在所述外延结构上制备掺杂势垒复合结构及栅极台阶辅助复合结构，所述掺杂势垒复合结构包括自下而上依次形成的第一次外延掺杂势垒层至第N次外延掺杂势垒层，所述栅极台阶辅助复合结构包括第一栅极台阶辅助结构至第M栅极台阶辅助结构；其中，所述栅极台阶辅助复合结构呈台阶状贯穿在所述掺杂势垒复合结构中，所述第一栅极台阶辅助结构至少位于与所述栅区辅助结构相接触的侧部，各级栅极台阶辅助结构沿栅极区域指向漏极电极方向逐渐上升，N为大于等于2的整数，M为大于等于1的整数；去除所述栅区辅助结构及所述栅极台阶辅助复合结构；在所述掺杂势垒复合结构上制备源极电极及漏极电极；在所述栅区辅助结构及所述栅极台阶辅助复合结构对应的区域制备栅氧层及位于所述栅氧层上的栅极复合结构，所述栅极复合结构包括位于所述栅极区域的栅极电极及栅极场板复合结构，所述栅极场板复合结构包括位于所述栅极台阶辅助复合结构对应区域的各级栅极场板，各级所述栅极场板与各级所述栅极台阶辅助结构一一对应。2.根据权利要求1所述的GaN器件结构的制备方法，其特征在于，所述掺杂势垒复合结构包括第一次外延掺杂势垒层至第二次外延掺杂势垒层，所述栅极台阶辅助复合结构包括第一栅极台阶辅助结构，形成所述掺杂势垒复合结构及栅极台阶辅助复合结构的步骤包括：在所述外延结构上制备第一次外延掺杂势垒层，所述第一次外延掺杂势垒层形成于所述栅区辅助结构的周侧并与所述栅区辅助结构相接触；在所述第一次外延掺杂势垒层上制备第一栅极台阶辅助结构，所述第一栅极台阶辅助结构至少位于所述栅区辅助结构相接触的侧部，并沿栅极区域指向漏极电极方向排布；在所述第一次外延掺杂势垒层上制备第二次外延掺杂势垒层，所述第二次外延掺杂势垒层形成于所述栅区辅助结构和所述第一栅极台阶辅助结构的周侧，并与所述栅区辅助结构及所述第一栅极台阶辅助结构的外缘相接触。3.根据权利要求2所述的GaN器件结构的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括下列特征中至少一项：A1)所述初始势垒层包括AlxGa1‑xN层，x介于0.05‑0.15之间，所述第一次外延掺杂势垒层包括AlyGa1‑yN层，y大于x，且y介于0.15‑0.25之间，所述第二次外延掺杂势垒层包括AlzGa1‑zN层，z大于y，且z介于0.25‑0.35之间；A2)所述第一次外延掺杂势垒层的掺杂浓度介于1017‑1018/cm3之间，所述第二次外延掺杂势垒层的掺杂浓度介于1018‑1019/cm3之间，且大于所述第一次外延掺杂势垒层的掺杂浓度。4.根据权利要求1所述的GaN器件结构的制备方法，其特征在于，所述初始势垒层及各层外延掺杂势垒层均为Al‑Ga‑N系材料层，且自下而上Al组分逐渐增加。5.根据权利要求1所述的GaN器件结构的制备方法，其特征在于，所述初始势垒层为非掺杂材料层，各层外延掺杂势垒层均为掺杂材料层，其中，各所述外延掺杂势垒层