[发明专利]GaN器件及制备方法

说明书

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。

技术领域

本发明属于半导体技术领域，涉及一种GaN器件及制备方法。

背景技术

在半导体器件中，材料的表面和界面的特性是非常重要的。尽管与体材料相比，表面和界面只是很小的部分，但是，他们却可能成为决定器件特性的关键点。例如，在功率半导体器件中非常常见的问题就是：通常PN结的结面存在曲面，由于曲面结处的电场较大，导致器件容易在这些地方击穿。为了提高器件的击穿电压，可以通过改变器件边缘表面的形貌，或微调器件结构，从而调节和控制器件在表面或界面的电场分布。常见的改变边缘形貌的方法有台面刻蚀和圆片磨斜角；而微调器件结构，常见的就是增加场板和浮空场环。

作为第三代半导体材料的代表，氮化镓(GaN)具有如高临界击穿电场、高电子迁移率、高二维电子气浓度和良好的高温工作能力等许多优良的特性。因此，基于GaN的第三代半导体器件，由于其高耐压、大功率的特性，现广泛应用于如基站、通讯、雷达、卫星、导航系统等中。

对于GaN器件为了提高GaN器件的耐压，通常通过增加场板的方式，即在源极、栅极、漏极中增加场板以缓解电场峰值，从而提高GaN器件的耐压，但增加场板无疑会增加GaN器件的工艺制程，同时还会引入额外寄生，从而会影响GaN器件的频率性能。

因此，提供一种新型的GaN器件及制备方法，实属必要。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种GaN器件及制备方法，用于解决现有技术中GaN器件的耐压问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种GaN器件及制备方法，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。

可选地，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°。

可选地，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。

可选地，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。