[发明专利]一种增强型氮化镓晶体管及其制备方法

说明书

本发明公开了一种增强型氮化镓晶体管及其制备方法。该晶体管包括：基底，基底包括源区和漏区，以及位于源区和漏区之间的栅区；氮化镓调制栅，位于栅区，氮化镓调制栅包括掺杂P型离子的氮化镓材料；源极及漏极，源极位于源区，漏极位于漏区；栅极金属层，位于氮化镓调制栅的远离基底的表面上，栅极金属层至少包括镧系金属层，镧系金属层与氮化镓调制栅接触。本发明实施例提供的增强型氮化镓晶体管，通过在氮化镓调制栅远离基底的一侧设置镧系金属层，并使镧系金属层与氮化镓调制栅接触，在增强型氮化镓晶体管工作时，需要提供更高的电压才能使源极和漏极之间的沟道导通，因此，提高了增强型氮化镓晶体管的栅极阈值电压，减少了栅极漏电流。

技术领域

本发明实施例涉及宽带系功率器件的制备技术领域，尤其涉及一种增强型氮化镓晶体管及其制备方法。

背景技术

氮化镓是一种半导体材料，具有禁带宽度大、电子饱和漂移速度高、击穿场强高以及导热性能好等特点，成为一种重要的第三代半导体材料。在电子器件领域，相比硅材料，氮化镓材料更适合于制造高温、高频、高压和大功率器件，具有很好的应用前景。

为得到高温、高频、高压和大功率的氮化镓器件，首先需要制备出具有较高的栅极阈值电压的氮化镓高电子迁移率晶体管(Gallium Nitride High Electron MbilityTransistors，GaN HEMT)。对于传统的硅材料晶体管，常通过调节衬底的掺杂浓度来调整其栅极开启电压。但对于增强型氮化镓晶体管，导电沟道是由异质结形成二维电子气(Two-Dimensional Electron Gas，2DEG)形成的，因此无法通过掺杂调节栅极的阈值电压。

在现有技术中，常用的提高氮化镓晶体管的栅极阈值电压的方法有两种。一种是刻蚀栅槽，通过减少势垒层的厚度来降低导电沟道中的二维电子气密度，但这种方法会引入额外的刻蚀损伤，并且，这种方法只能将氮化镓器件的阈值电压提高到1V左右。

发明内容

本发明提供一种增强型氮化镓晶体管及其制备方法，以提高增强型氮化镓晶体管的开启电压，降低栅极漏电流。

第一方面，本发明实施例提供了一种增强型氮化镓晶体管，包括：

基底，所述基底包括源区和漏区，以及位于所述源区和所述漏区之间的栅区；

氮化镓调制栅，位于所述栅区，所述氮化镓调制栅包括掺杂P型离子的氮化镓材料；

源极及漏极，所述源极位于所述源区，所述漏极位于所述漏区；

栅极金属层，位于所述氮化镓调制栅的远离所述基底的表面上，所述栅极金属层至少包括镧系金属层，所述镧系金属层与所述氮化镓调制栅接触。

进一步地，所述栅极金属层还包括帽层金属保护层，所述帽层金属保护层位于所述镧系金属层远离所述基底的一侧。

进一步地，所述帽层金属保护层的材料包括金、银、铜或钛。

进一步地，所述镧系金属层的厚度大于5nm。

进一步地，所述帽层金属保护层的厚度大于或等于40nm。

进一步地，所述氮化镓调制栅的P型离子掺杂浓度为1×10¹⁷cm^-3-1×10¹⁹cm^-3。

第二方面，本发明实施例还提供了一种增强型氮化镓晶体管的制备方法，该制备方法包括：

提供P型氮化镓外延片，其中，所述P型氮化镓外延片包括基底和位于所述基底之上的氮化镓调制层，所述基底包括多个晶体管单元，每个所述晶体管单元包括源区和漏区，以及位于所述源区和所述漏区之间的栅区，所述氮化镓调制层包括掺杂P型离子的氮化镓材料；

刻蚀所述氮化镓调制层，在所述栅区形成氮化镓调制栅；