一種GaNHEMT功率器件、制備方法及芯片技術

本申請屬于半導體技術領域，提供了一種GaN HEMT功率器件、制備方法及芯片，GaN HEMT功率器件包括：半導體襯底、第一溝道層、第二溝道層、第一勢壘層、第二勢壘層、蓋帽層、源極電極、漏極電極、柵極電極、陰極電極、陽極電極以及多個電場調節單元；本申請實施例通過設置多個所述電場調節單元，多個所述電場調節單元可以與第二溝道層形成PN結，產生一個縱向的電場，從而抵消掉一部分二維電子氣，使得橫向電場更加均勻化，以此來提升陰極電極、陽極電極、多個電場調節單元等形成的體二極管的反向擊穿電壓，進一步提升GaN HEMT功率器件的反向擊穿電壓。穿電壓。穿電壓。

【技術實現步驟摘要】
一種GaN HEMT功率器件、制備方法及芯片


[0001]本申請屬于半導體
，尤其涉及一種GaN HEMT功率器件、制備方法及芯片。

技術介紹

[0002]HEMT(High Electron Mobility Transistor；高電子遷移率晶體管)器件作為第三代寬禁帶半導體材料的典型代表，具有大禁帶寬度、強擊穿電場、高電子飽和漂移速度和良好化學穩定性等一系列材料性能優勢，是研制高性能功率電子器件的熱門材料。
[0003]然而，氮化鎵高電子遷移率晶體管(GaN HEMT)由于沒有寄生二極管，因此在高電感的應用條件下，其擊穿電壓能力較低，較容易發生擊穿，對其應用造成了極大的限制。

技術實現思路

[0004]為了解決上述技術問題，本申請實施例提供了一種GaN HEMT功率器件、制備方法及芯片，旨在解決現有的GaN HEMT功率器件擊穿帶電壓較小的問題。
[0005]本申請實施例的第一方面提供了一種GaN HEMT功率器件，所述GaN HEMT功率器件包括：
[0006]半導體襯底；
[0007]第一溝道層和第二溝道層，所述第一溝道層和所述第二溝道層均設于所述半導體襯底上，且所述第一溝道層和所述第二溝道層互不接觸；
[0008]第一勢壘層和第二勢壘層，所述第一勢壘層設于所述第一溝道層上，所述第二勢壘層設于所述第二溝道層上；
[0009]蓋帽層，設于所述第一勢壘層上；
[0010]源極電極，設于所述第一溝道層上，且與所述第一勢壘層的第一側接觸；
[0011]漏極電極，設于所述第一溝道層上，且與所述第一勢壘層的第二側接觸；
[0012]柵極電極，設于蓋帽層上；
[0013]陰極電極，設于所述第二溝道層上，且與所述第二勢壘層的第二側接觸；
[0014]陽極電極，設于所述第二溝道層上，且與所述第二勢壘層的第一側接觸；
[0015]多個電場調節單元，設于所述陰極電極和所述陽極電極之間，且多個所述電場調節單元互不接觸，多個所述電場調節單元均與所述第二勢壘層接觸，用于耗盡所述第二溝道層中的二維電子氣。
[0016]在一個實施例中，所述陰極電極為多個，多個所述陰極電極分別設于多個所述第二溝道層上，且分別與多個所述第二勢壘層的第二側接觸；
[0017]所述陽極電極為多個，多個所述陽極電極分別設于多個所述第二溝道層上，且分別與多個所述第二勢壘層的第一側接觸；
[0018]每個所述陰極單元和每個所述陽極單元之間均設有多個所述電場調節單元，且多個所述電場調節單元互不接觸，多個所述電場調節單元對應與所述第二勢壘層接觸，用于耗盡所述第二溝道層中的二維電子氣。
[0019]在一個實施例中，所述電場調節單元為P型摻雜區，所述P型摻雜區位于所述第二勢壘層上。
[0020]在一個實施例中，所述電場調節單元為金屬場板，所述金屬場板位于所述第二勢壘層上。
[0021]在一個實施例中，所述第二勢壘層包括多個第二勢壘單元，所述電場調節單元為離子注入區；其中，多個所述離子注入區與多個所述第二勢壘單元間隔設置，且多個所述離子注入區與多個所述第二勢壘單元均設于所述第二溝道層上。
[0022]在一個實施例中，多個所述電場調節單元的寬度從中間區域向靠近所述陰極電極和靠近所述陽極電極的方向逐漸增大。
[0023]在一個實施例中，多個所述電場調節單元的厚度從中間區域向靠近所述陰極電極和靠近所述陽極電極的方向逐漸增大。
[0024]在一個實施例中，多個所述P型摻雜區的摻雜濃度從中間區域向靠近所述陰極電極和靠近所述陽極電極的方向逐漸增大。
[0025]在一個實施例中，多個所述第二勢壘單元的寬度從中間區域向靠近所述陰極電極和靠近所述陽極電極的方向逐漸增小。
[0026]本申請實施例的第二方面提供了一種GaN HEMT功率器件的制備方法，包括：
[0027]在半導體襯底上依次形成第一溝道層、第二溝道層；其中，所述第一溝道層和所述第二溝道層互不接觸；
[0028]在所述第一溝道層上形成第一勢壘層，在所述第二溝道層上形成第二勢壘層；
[0029]在所述第一勢壘層上形成蓋帽層；
[0030]形成多個電場調節單元，且多個所述電場調節單元互不接觸，多個所述電場調節單元均與所述第二勢壘層接觸，用于耗盡所述第二溝道層中的二維電子氣；
[0031]在所述第一溝道層形成源極電極和漏極電極；其中，所述源極電極與所述第一勢壘層的第一側接觸，所述漏極電極與所述第一勢壘層的第二側接觸；在所述蓋帽層上形成柵極電極；
[0032]在所述第二溝道層上形成陰極電極；其中，所述陰極電極與所述第二勢壘層的第二側接觸；在所述第二溝道層上形成陽極電極；其中，所述陽極電極與所述第二勢壘層的第一側接觸；其中，多個所述電場調節單元位于所述陰極電極和所述陽極電極之間。
[0033]本申請實施例的第三方面提供了一種芯片，包括至少一個如上述任一項所述的GaN HEMT功率器件；或者所述芯片包括至少一個如上述所述的制備方法所制備的GaN HEMT功率器件。
[0034]本申請實施例與現有技術相比存在的有益效果是：本申請實施例通過設置多個電場調節單元，多個電場調節單元可以與第二溝道層形成PN結，產生一個縱向的電場，從而抵消掉一部分二維電子氣，使得橫向電場更加均勻化，以此來提升陰極電極、陽極電極、多個電場調節單元等形成的體二極管的反向擊穿電壓，進一步提升GaN HEMT功率器件的反向擊穿電壓。
附圖說明
[0035]圖1是本申請一個實施例提供的GaN HEMT功率器件的俯視結構示意圖；
[0036]圖2是本申請一個實施例提供的GaN HEMT功率器件的正視結構示意圖一；
[0037]圖3是本申請一個實施例提供的GaN HEMT功率器件的結構示意圖二；
[0038]圖4是本申請一個實施例提供的GaN HEMT功率器件的結構示意圖一；
[0039]圖5是本申請一個實施例提供的GaN HEMT功率器件的結構示意圖二；
[0040]圖6是本申請一個實施例提供的GaN HEMT功率器件的結構示意圖三；
[0041]圖7是本申請一個實施例提供的GaN HEMT功率器件的制備方法步驟示意圖；
[0042]圖8是本申請一個實施例提供的形成第一溝道層、第二溝道層的示意圖；
[0043]圖9是本申請一個實施例提供的形成第一勢壘層、第二勢壘層后的示意圖；
[0044]圖10是本申請一個實施例提供的形成蓋帽層后的示意圖；
[0045]圖11是本申請一個實施例提供的形成電場調節單元后的示意圖；
[0046]圖12是本申請一個實施例提供的形成陰極電極、陽極電極、柵極電極、漏極電極以及源極電極的示意圖。
具體實施方式
[0047]為了使本申請所要解決的技術問題、技術方案及有益效果更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本申本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種GaN HEMT功率器件，其特征在于，所述GaN HEMT功率器件包括：半導體襯底；第一溝道層和第二溝道層，所述第一溝道層和所述第二溝道層均設于所述半導體襯底上，且所述第一溝道層和所述第二溝道層互不接觸；第一勢壘層和第二勢壘層，所述第一勢壘層設于所述第一溝道層上，所述第二勢壘層設于所述第二溝道層上；蓋帽層，設于所述第一勢壘層上；源極電極，設于所述第一溝道層上，且與所述第一勢壘層的第一側接觸；漏極電極，設于所述第一溝道層上，且與所述第一勢壘層的第二側接觸；柵極電極，設于蓋帽層上；陰極電極，設于所述第二溝道層上，且與所述第二勢壘層的第二側接觸；陽極電極，設于所述第二溝道層上，且與所述第二勢壘層的第一側接觸；多個電場調節單元，設于所述陰極電極和所述陽極電極之間，且多個所述電場調節單元互不接觸，多個所述電場調節單元均與所述第二勢壘層接觸，用于耗盡所述第二溝道層中的二維電子氣。2.如權利要求1所述的GaN HEMT功率器件，其特征在于，所述陰極電極為多個，多個所述陰極電極分別設于多個所述第二溝道層上，且分別與多個所述第二勢壘層的第二側接觸；所述陽極電極為多個，多個所述陽極電極分別設于多個所述第二溝道層上，且分別與多個所述第二勢壘層的第一側接觸；每個所述陰極單元和每個所述陽極單元之間均設有多個所述電場調節單元，且多個所述電場調節單元互不接觸，多個所述電場調節單元對應與所述第二勢壘層接觸，用于耗盡所述第二溝道層中的二維電子氣。3.如權利要求1所述的GaN HEMT功率器件，其特征在于，所述電場調節單元為P型摻雜區，所述P型摻雜區位于所述第二勢壘層上。4.如權利要求1所述的GaN HEMT功率器件，其特征在于，所述電場調節單元為金屬場板，所述金屬場板位于所述第二勢壘層上。5.如權利要求1所述的GaN HEMT功率器件，其特征在于，所述第二勢壘層包括多個第二勢壘單元，所述電場調節單元為離子注入區；其中，多個所述離...

【專利技術屬性】
技術研發人員：劉杰，黃匯欽，
申請(專利權)人：天狼芯半導體成都有限公司，
類型：發明
國別省市：