[发明专利]一种GaN基双沟道HEMT及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种GaN基双沟道HEMT及其制备方法和应用。本发明的GaN基双沟道HEMT的组成包括依次层叠设置的衬底、成核层、缓冲层、GaN下沟道层、第一AlGaN势垒层、GaN上沟道层、第二AlGaN势垒层、GaN帽层和钝化层，缓冲层同一面的两端分别设置有源极金属电极和漏极金属电极，GaN下沟道层、第一AlGaN势垒层、GaN上沟道层、第二AlGaN势垒层、GaN帽层和钝化层均设置在源极金属电极和漏极金属电极之间，钝化层中还设置有至少部分嵌入钝化层的栅极斜场板和栅漏场板。本发明的GaN基双沟道HEMT的耐压和抗击穿性能强、可靠性高，适合进行大规模推广应用。

技术领域

本发明涉及半导体器件技术领域，具体涉及一种GaN基双沟道HEMT及其制备方法和应用。

背景技术

宽禁带半导体材料氮化镓(GaN)具有禁带宽度大(禁带宽度达到硅的数倍)、临界击穿电场高等优点，成为新一代半导体功率器件的理想材料。AlGaN/GaN基高电子迁移率晶体管(HEMT)具有异质结构易于实现、二维电子气浓度高、沟道电子迁移率高、击穿电场高等优点，且制作工艺相对比较简单，使其成为了宽禁带化合物半导体器件在高压集成电路中应用的典型代表。然而，现有的GaN基HEMT普遍存在耐压和抗击穿性能较差、可靠性较差等问题，尚难以完全满足实际应用需求。目前，常通过增加栅极场板来缓解栅极边缘电场集中的问题，从而在一定程度上提高GaN基HEMT的耐压性能，但传统的栅极场板结构的实际效果一般，器件的可靠性仍然存在问题。

因此，开发一种耐压和抗击穿性能强、可靠性高的HEMT具有十分重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种GaN基双沟道HEMT及其制备方法和应用。

本发明所采取的技术方案是：

一种GaN基双沟道HEMT，其组成包括依次层叠设置的衬底、成核层、缓冲层、GaN下沟道层、第一AlGaN势垒层、GaN上沟道层、第二AlGaN势垒层、GaN帽层和钝化层；所述缓冲层同一面的两端分别设置有源极金属电极和漏极金属电极；所述GaN下沟道层、第一AlGaN势垒层、GaN上沟道层、第二AlGaN势垒层、GaN帽层和钝化层均设置在源极金属电极和漏极金属电极之间；所述钝化层中还设置有至少部分嵌入钝化层的栅极斜场板和栅漏场板。

优选的，所述衬底选自SiC衬底、Si衬底中的一种。

优选的，所述成核层为厚度1nm～5nm的AlN层。

优选的，所述缓冲层为厚度30nm～60nm的GaN层。

优选的，所述GaN下沟道层的厚度为2nm～10nm。

优选的，所述第一AlGaN势垒层为厚度2nm～10nm的Al_xGaN，x取0.05～0.4。

优选的，所述GaN上沟道层的厚度为2nm～10nm。

优选的，所述第二AlGaN势垒层为厚度4nm～20nm的Al_yGaN，y取0.2～0.5。

优选的，所述GaN帽层的厚度为2nm～5nm。

优选的，所述钝化层的组成成分包括SiO₂、SiN_x、SiC、HfO₂中的至少一种。

优选的，所述钝化层的厚度为100nm～300nm。

优选的，所述源极金属电极的组成成分包括Ti、Al、Ni、Au、Ag、TiN中的至少一种。

优选的，所述源极金属电极的宽度为5μm～30μm。

优选的，所述漏极金属电极的组成成分包括Ti、Al、Ni、Au、Ag、TiN中的至少一种。