HEMT器件及其制备方法与流程

本发明涉及半导体器件，尤其涉及一种hemt器件及其制备方法。

背景技术：

1、击穿电压是衡量gan（氮化镓）基hemt（high electron mobility transistor，高电子迁移率晶体管）器件性能的一个十分重要的指标。

2、目前，gan器件从下至上依次包括衬底、gan、algan（氮化铝镓）及电极，其中，algan和gan形成异质结。尽管gan材料具有大的材料击穿电场，但因工艺水平的局限性和器件工作时所存在的一些边缘效应等，最终所生产出的hemt器件的耐压能力比较差。

3、综上所述，如何提高hemt器件的耐压能力，是目前本领域技术人员亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本申请的目的是提供一种hemt器件及其制备方法，用于提高hemt器件的耐压能力。

2、为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种hemt器件，包括衬底、位于衬底上表面的缓冲层、位于缓冲层上表面的第一algan层、位于所述第一algan层上表面的gan层、位于所述gan层上表面的第二algan层、位于所述第二algan层上表面的电极，所述电极包括源极、栅极和漏极；

4、所述第一algan层与所述gan层之间的界面形成二维空穴气，所述第二algan层与所述gan层之间的界面形成二维电子气，所述二维电子气和所述二维空穴气在所述gan层的上下表面交错分布，且所述二维电子气与所述二维空穴气达到电荷平衡；其中，所述二维电子气和所述二维空穴气交错分布的延伸方向与任一所述电极的延伸方向相一致。

5、可选地，所述第二algan层为梳齿状结构，所述梳齿状结构中的梳齿为alyga1-yn，所述梳齿状结构中的梳齿与任一所述电极相垂直；

6、所述第一algan层为alxga1-xn，其中，1.8x≤y≤2.3x。

7、可选地，所述栅极位于所述源极与所述漏极之间；

8、所述栅极下表面至所述漏极下表面之间且位于所述梳齿状结构中的梳齿间的区域处设置有绝缘介质；

9、所述栅极至所述源极且位于所述梳齿状结构中的梳齿间的区域裸露出所述gan层，位于所述梳齿状结构中的梳齿间的源极部分与裸露出的所述gan层相接触。

10、可选地，所述绝缘介质为si3n4。

11、可选地，y为0.2~0.3，x为0.1~0.15。

12、可选地，所述缓冲层为gan。

13、可选地，所述衬底为si、sic或蓝宝石。

14、一种hemt器件制备方法，包括：

15、在衬底上表面制备缓冲层，并在所述缓冲层上表面制备第一algan层；

16、在所述第一algan层上表面制备gan层，并在所述gan层上表面制备第二algan层，以在所述第一algan层与所述gan层之间的界面形成二维空穴气，所述第二algan层与所述gan层之间的界面形成二维电子气，并使所述二维电子气和所述二维空穴气在所述gan层的上下表面交错分布，且使所述二维电子气与所述二维空穴气达到电荷平衡；

17、在所述第二algan层上表面制备电极；所述电极包括源极、栅极和漏极，所述二维电子气和所述二维空穴气交错分布的延伸方向与任一所述电极的延伸方向相一致。

18、可选地，在所述gan层上表面制备第二algan层，包括：

19、在所述gan层上表面外延生长所述第二algan层；

20、对所述第二algan层进行刻蚀，以形成梳齿状结构的所述第二algan层；其中，梳齿状结构中的梳齿为alyga1-yn，所述梳齿状结构中的梳齿与任一所述电极相垂直；

21、所述第一algan层为alxga1-xn，其中，1.8x≤y≤2.3x。

22、可选地，在对所述第二algan层进行刻蚀，以形成梳齿状结构的所述第二algan层之后，还包括：

23、从用于制备所述栅极的位置至用于制备所述漏极的位置所形成的区域中选取目标区域；所述目标区域为所述梳齿状结构中的梳齿间的区域；

24、在所述目标区域填充绝缘介质。

25、本发明提供了一种hemt器件及其制备方法，其中，hemt器件包括衬底、位于衬底上表面的缓冲层、位于缓冲层上表面的第一algan层、位于第一algan层上表面的gan层、位于gan层上表面的第二algan层、位于第二algan层上表面的电极，电极包括源极、栅极和漏极；第一algan层与gan层之间的界面形成二维空穴气，第二algan层与gan层之间的界面形成二维电子气，二维电子气和二维空穴气在gan层的上下表面交错分布，且二维电子气与二维空穴气达到电荷平衡；其中，二维电子气和二维空穴气交错分布的延伸方向与任一电极的延伸方向相一致。

26、本发明公开的上述技术方案，在gan层上下表面分别设置第一algan层和第二algan层，以在gan层上下表面分别形成二维电子气、二维空穴气，并且二维电子气和二维空穴气不仅在gan层的上下表面交错分布，还达到电荷平衡，从而使得在向hemt器件施加反向电压时，二维电子气和二维空穴气可以相互耗尽，以提高hemt器件所承受的击穿电压，从而提高hemt器件的耐压能力。而且，由于二维电子气和二维空穴气均未占据整个漂移区，因此，可以降低hemt器件的寄生电容。

27、本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

技术特征：

1.一种hemt器件，其特征在于，包括衬底、位于衬底上表面的缓冲层、位于缓冲层上表面的第一algan层、位于所述第一algan层上表面的gan层、位于所述gan层上表面的第二algan层、位于所述第二algan层上表面的电极，所述电极包括源极、栅极和漏极；

2.根据权利要求1所述的hemt器件，其特征在于，所述第二algan层为梳齿状结构，所述梳齿状结构中的梳齿为alyga1-yn，所述梳齿状结构中的梳齿与任一所述电极相垂直；

3.根据权利要求2所述的hemt器件，其特征在于，所述栅极位于所述源极与所述漏极之间；

4.根据权利要求3所述的hemt器件，其特征在于，所述绝缘介质为si3n4。

5.根据权利要求2所述的hemt器件，其特征在于，y为0.2~0.3，x为0.1~0.15。

6.根据权利要求1所述的hemt器件，其特征在于，所述缓冲层为gan。

7.根据权利要求1所述的hemt器件，其特征在于，所述衬底为si、sic或蓝宝石。

8.一种hemt器件制备方法，其特征在于，包括：

9.根据权利要求8所述的hemt器件制备方法，其特征在于，在所述gan层上表面制备第二algan层，包括：

10.根据权利要求9所述的hemt器件制备方法，其特征在于，在对所述第二algan层进行刻蚀，以形成梳齿状结构的所述第二algan层之后，还包括：

技术总结
本发明公开了一种HEMT器件及其制备方法，器件包括衬底、缓冲层、第一AlGaN层、GaN层、第二AlGaN层及电极；第一AlGaN层与GaN层之间的界面形成二维空穴气，第二AlGaN层与GaN层之间的界面形成二维电子气，二维电子气和二维空穴气在GaN层的上下表面交错分布，且二维电子气与二维空穴气达到电荷平衡；二维电子气和二维空穴气交错分布的延伸方向与任一电极的延伸方向相一致。本发明公开的技术方案，在GaN层上下表面分别形成二维电子气和二维空穴气，二维电子气和二维空穴气不仅在GaN层上下表面交错分布还达到电荷平衡，从而使得在器件施加反向电压时二维电子气和二维空穴气可相互耗尽，以提高器件耐压能力。

技术研发人员：廖刚,庞振江,洪海敏,周芝梅,温雷,文豪,黎杰,卜小松
受保护的技术使用者：深圳智芯微电子科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16