[发明专利]氮化镓器件及其制备方法

说明书

本发明公开了氮化镓器件及其制备方法。氮化镓器件包括：衬底；缓冲层，缓冲层设置在衬底的一侧；沟道层，沟道层设置在缓冲层远离衬底的表面上；势垒层，势垒层设置在沟道层远离衬底的表面上；第一钝化层；至少两层薄膜场板，至少两层薄膜场板设置在第一钝化层远离衬底的一侧，薄膜场板的电阻率为10⁴‑10¹¹欧姆·厘米；至少一层第二钝化层，每层第二钝化层设置在两层薄膜场板之间；第三钝化层；源极，源极通过第一通孔与沟道层接触；漏极，漏极通过第二通孔与沟道层接触；栅极，栅极设置在第三通孔中，第三通孔贯穿第三钝化层、至少两层薄膜场板和第二钝化层。利用至少两层薄膜场板可以起到优化电场分布的作用，能够使氮化镓器件的耐压能力得到大幅改善。

技术领域

本发明涉及半导体器件领域，具体地，涉及氮化镓器件及其制备方法。

背景技术

以氮化镓(GaN)为代表的第三代半导体材料具有许多优良的特性，例如，宽禁带、耐高压、耐高温、电子饱和速度高、抗辐射等。不仅如此，氮化铝镓(AlGaN)与GaN可以形成异质结结构AlGaN/GaN，在该异质结结构的界面可以产生高浓度的二维电子气，可以制作导通电阻非常低的沟道结构。这些特性使得GaN材料相比于Si等第一代半导体材料具有更好的性能参数，例如，GaN的Baliga FOM(巴利加优值，衡量材料大功率特性的优值因子；FOM即Figure of Merit，优值)是Si材料的800倍以上，并且，GaN半导体器件理论上可以实现比Si基半导体器件高100倍以上的开关速度。

尽管GaN材料具有上述优势，但是GaN半导体器件在实际使用中仍然存在一些问题。例如，如何优化器件表面电场分布，如何提高导电沟道的电子浓度，如何优化器件的电流崩塌效应，以及如何改进器件可靠性等。其中，器件导电沟道附近的电场分布对GaN半导体器件的性能影响非常大，局部电场过于集中会使得器件耐压特性变差；电场分布不均匀以及电场局部过高等问题，会导致器件动态电阻变差；同时，不均匀的电场分布可能导致器件关态漏电增加，进而引起器件开关功耗的增加。

因此，目前的氮化镓器件及其制备方法仍有待进一步改进。

发明内容

本发明旨在至少一定程度上缓解或解决上述提及问题中的至少一个。有鉴于此，本发明的一个目的在于，提供一种氮化镓器件，该氮化镓器件的电场分布得到改善，不易被击穿。

在本发明的一方面，本发明提出了一种氮化镓器件，所述氮化镓器件包括：衬底；缓冲层，所述缓冲层设置在所述衬底的一侧；沟道层，所述沟道层设置在所述缓冲层远离所述衬底的表面上；势垒层，所述势垒层设置在所述沟道层远离所述衬底的表面上；第一钝化层，所述第一钝化层覆盖所述势垒层远离所述衬底的表面、所述沟道层的边缘侧面；至少两层薄膜场板，至少两层所述薄膜场板设置在所述第一钝化层远离所述衬底的一侧，所述薄膜场板的电阻率为10⁴-10¹¹欧姆·厘米；至少一层第二钝化层，每层所述第二钝化层设置在两层所述薄膜场板之间；第三钝化层，所述第三钝化层覆盖最远离所述衬底的一层所述薄膜场板远离所述衬底的表面、至少两层薄膜场板的边缘侧面、至少一层所述第二钝化层的边缘侧面；源极，所述源极通过第一通孔与所述沟道层接触，所述第一通孔贯穿所述第三钝化层、至少两层所述薄膜场板、所述第二钝化层、所述第一钝化层和所述势垒层，并延伸至所述沟道层；漏极，所述漏极通过第二通孔与所述沟道层接触，所述第二通孔贯穿所述第三钝化层、至少两层所述薄膜场板、所述第二钝化层、所述第一钝化层和所述势垒层，并延伸至所述沟道层；栅极，所述栅极设置在第三通孔中，所述第三通孔贯穿所述第三钝化层、至少两层所述薄膜场板和所述第二钝化层。由此，利用至少两层电阻率为10⁴-10¹¹欧姆·厘米的薄膜场板可以起到优化电场分布的作用，能够使氮化镓器件的耐压能力得到大幅改善，使氮化镓器件不易被击穿。