GaN器件及制备方法.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CN113035935A(43)申请公布日2021.06.25(21)申请号202110269231.2H01L23/367(2006.01)(22)申请日2021.03.12H01L23/373(2006.01)H01L29/778(2006.01)(71)申请人浙江集迈科微电子有限公司H01L21/335(2006.01)地址313100浙江省湖州市长兴县经济技H01L21/28(2006.01)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)发明人马飞邹鹏辉王文博邱士起周康(74)专利代理机构上海光华专利事务所(普通合伙)31219代理人余明伟(51)Int.Cl.H01L29/06(2006.01)H01L29/40(2006.01)H01L29/417(2006.01)权利要求书2页说明书7页附图7页(54)发明名称GaN器件及制备方法(57)摘要本发明提供一种GaN器件及制备方法，通过AlGaN势垒层自金属栅极向金属漏极方向厚度渐变的结构，来逐渐改变GaN沟道内自金属栅极向金属漏极的二维电子气浓度，从而缓解GaN器件的电场峰值，提高GaN器件的耐压性能；进一步的，位于第一凹槽倾斜侧壁的金属漏极可同时作为漏端的场板，以调节电场强度，提高耐压；进一步的，当金属漏极填充第一凹槽及第二凹槽时，可制作双栅GaN器件，且金属漏极一方面可作为场板以调节电场，同时还可作为金属散热柱，以提高GaN器件的散热能力。CN113035935ACN113035935A权利要求书1/2页1.一种GaN器件的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：提供衬底；于所述衬底上形成外延叠层，所述外延叠层包括自下而上堆叠设置的GaN沟道层及AlGaN势垒层；图形化所述AlGaN势垒层，于所述AlGaN势垒层中形成第一凹槽，所述第一凹槽贯穿所述AlGaN势垒层以显露部分所述GaN沟道层，且所述第一凹槽的开口宽度大于底部宽度，所述第一凹槽的倾斜侧壁与水平方向之间具有预设夹角；自所述第一凹槽，图形化显露的所述GaN沟道层，形成第二凹槽，且所述第二凹槽贯穿2DEG区；于所述AlGaN势垒层上形成金属源极及金属漏极，所述金属漏极与所述第一凹槽的倾斜侧壁相接触，临近所述金属源极的所述AlGaN势垒层具有第一厚度，临近所述金属漏极的所述AlGaN势垒层具有第二厚度，且所述第一厚度大于所述第二厚度；于所述AlGaN势垒层上形成位于所述金属源极及金属漏极之间的金属栅极。2.根据权利要求1所述的GaN器件的制备方法，其特征在于：所述第一凹槽的倾斜侧壁与水平方向之间的所述预设夹角的范围包括45°～60°。3.根据权利要求1所述的GaN器件的制备方法，其特征在于：形成的所述金属漏极完全覆盖所述第一凹槽的倾斜侧壁或部分覆盖所述第一凹槽的倾斜侧壁；形成的所述金属漏极中具有沟槽，所述沟槽贯穿所述金属漏极或形成的所述金属漏极填充所述第一凹槽及第二凹槽。4.根据权利要求1所述的GaN器件的制备方法，其特征在于：在形成所述第二凹槽后及形成所述金属漏极之前，还包括在所述第二凹槽的底部原位沉积形成n‑GaN欧姆接触辅助层的步骤。5.根据权利要求1所述的GaN器件的制备方法，其特征在于：所述AlGaN势垒层为自下而上依次叠置的Al0.1Ga0.9N/Al0.2Ga0.8N/Al0.3Ga0.7N势垒叠层或所述AlGaN势垒层为自下而上依次叠置的Al0.1Ga0.9N/Al0.2Ga0.8N/Al0.3Ga0.7N/AlN/Al0.3Ga0.7N势垒叠层。6.一种GaN器件，其特征在于，所述GaN器件包括：衬底；外延叠层，所述外延叠层包括自下而上堆叠设置的GaN沟道层及AlGaN势垒层；第一凹槽，所述第一凹槽贯穿所述AlGaN势垒层以显露部分所述GaN沟道层，且所述第一凹槽的开口宽度大于底部宽度，所述第一凹槽的倾斜侧壁与水平方向之间具有预设夹角；第二凹槽，所述第二凹槽位于所述GaN沟道层中并与所述第一凹槽相连通，且所述第二凹槽贯穿2DEG区；金属源极及金属漏极，所述金属源极及金属漏极位于所述AlGaN势垒层上，所述金属漏极与所述第一凹槽的倾斜侧壁相接触，临近所述金属源极的所述AlGaN势垒层具有第一厚度，临近所述金属漏极的所述AlGaN势垒层具有第二厚度，且所述第一厚度大于所述第二厚度；金属栅极，所述金属栅极位于所述AlGaN势垒层上且位于所述金属源极及金属漏极之间。2CN113035935A权利要求书2/2页7.根据权利要求6所述的GaN器件，其特征在于：所述第一凹槽的倾斜侧壁与水平方向之间的所述预设夹角的范围包括45°～60°。8.根据权利要求6所述的GaN器件，其特征在于：所述金属漏极完全覆盖所述第