[发明专利]GaN基的p-GaN增强型HEMT器件及其制作方法

说明书

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。

技术领域

本发明涉及一种HEMT器件，具体涉及一种GaN基的p-GaN增强型HEMT器件及其制作方法，属于半导体器件技术领域。

背景技术

GaN材料作为第三代半导体材料，具有更宽的禁带宽度，更高的迁移率，更大的击穿电场的特点，在功率器件、微波器件、射频器件等应用领域都有着显著的优势。由于材料本身的自发极化效应与材料间晶格差别的压电极化效应，在AlGaN/GaN异质结的界面处自然地形成高浓度、高迁移率的二维电子气。二维电子气的存在极大的提高了载流子迁移率，可降低导通电阻，降低器件的响应时间，提高器件性能。

GaN基HEMT器件由于自身存在的高浓度、高迁移率的二维电子气，使器件在栅压零偏压时，器件本身处于导通状态，称之为耗尽型器件。需要器件关断时，要在栅电极上施加负偏压才能实现。而在实际电路运用过程中，需要一个负压电源设计，这样就进一步增加了能耗，并且存在一定的不安全性，所以在实际使用过程中对于增强型HEMT器件(常关)需求必不可少。

目前现有的增强型HEMT的实现主要集中在四种方法分别是：凹栅、栅下F离子注入、cascode级联以及p-GaN帽层，但是这几种常规方法也都存在各自的缺点。例如：凹栅技术实现增强型，需要将栅下的势垒层部分去除掉，使栅下沟道内二维电子气的浓度降低，达到增强型效果，缺点在于对于刻蚀的精度要求过高，并且刻蚀容易导致界面的改变，引入界面态，影响器件的性能。栅下F离子注入是利用F离子来耗尽栅下的二维电子气，缺点在于F离子注入的不稳定性，导致器件的阈值不稳定。cascode级联是将耗尽型器件与Si器件进行级联来实现增强型的方法，缺点在于增加能耗以及受限于Si器件的性能要求。p-GaN帽层的方法是通过极化方式调控沟道内二维电子气，但是受限于较低的激活率，实现高掺杂浓度的p-GaN较为困难，因此要实现增强型需要的p-GaN帽层较厚，这样就导致栅驱动能力下降。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种GaN基的p-GaN增强型HEMT器件及其制作方法。

为实现以上发明目的，本发明采用了如下所述的技术方案：

本发明实施例提供了一种GaN基的p-GaN增强型HEMT器件，其包括：

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。

进一步地，所述HEMT器件还包括缓冲层，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。

进一步地，所述帽层选用p-GaN帽层。

进一步地，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。

进一步地，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。

进一步地，所述缓冲层设置在衬底上。