[发明专利]具有鳍结构的开关器件、逻辑或非门电路及其制备方法

说明书

本发明提供一种具有鳍结构的开关器件的制备方法，包括步骤：S1：准备基底；S2：进行离子注入，以制备出间隔的源极欧姆接触区和漏极欧姆接触区；S3：去除部分位于栅极下方的势垒层；S4：形成覆盖势垒层的栅极材料层；S5：对栅极材料层进行刻蚀，由此形成具有初始形貌的栅极；S6：形成鳍结构，栅极位于鳍结构上；S7：形成覆盖鳍结构的钝化层；S8：形成分别与源极欧姆接触区、漏极欧姆接触区及栅极电连接的引出电极。本发明可在无外加电压的情况下保持器件的常关，利用鳍结构实现较好的栅控能力，有效利用了基底面积，缩小器件尺寸。此外利用了离子注入工艺形成较低的欧姆接触电阻，可降低器件工作能耗、提高器件性能和生产良率。

技术领域

本发明涉及半导体器件技术领域，具体涉及一种功率开关器件，特别是涉及一种具有鳍结构的开关器件、逻辑或非门电路及其制备方法。

背景技术

GaN(氮化镓)等第三代半导体材料由于其宽禁带的特性，基于其制备的器件可以工作在较高的温度下，并具有良好的抗辐射能力。在一些高温高辐射的环境中，温度和宇宙射线的辐照会影响到半导体的禁带宽度，使得硅材料禁带宽度变窄，从而产生较多的本征载流子，导致传统的硅基器件阈值电压发生偏移，影响到开关的工作电压。而GaN材料禁带宽度较宽，因此其对温度和辐射有了更大的承载能力。另外，由于GaN器件的导电方式是由极化产生的二维电子气，而电子具有较高的迁移率，因此GaN器件具有较高的开关速度，能使得其对电平信号的响应比传统的硅基器件更快。这些优势都使得GaN基器件得到越来越广泛的关注和应用。

由于极化效应，在GaN沟道层表面分布着一层二维电子气，控制二维电子的夹断将是实现器件关断的关键。对于GaN开关器件来说，不需要二维电子气产生较大的电流，相反产生的二维电子气浓度越小，器件夹断就更容易。现有的开关器件因为其结构上的特点使其处于常开状态，这会增加器件功耗和使用成本。此外，现有技术中采用金属溅射+合金退火的方式形成欧姆接触，这会导致金属表面较为粗糙，不利于形成低数值的欧姆接触电阻。

应该注意，上面对技术背景的介绍只是为了方便对本申请的技术方案进行清楚、完整的说明，并方便本领域技术人员的理解而阐述的。不能仅仅因为这些方案在本申请的背景技术部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。

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具有鳍结构的开关器件、逻辑或非门电路及其制备方法，用于解决现有的开关器件因为其结构上的特点使其处于常开状态，这会增加器件功耗和使用成本。此外，现有技术中采用金属溅射+合金退火的方式形成欧姆接触，这会导致金属表面较为粗糙，不利于形成低数值的欧姆接触电阻等问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种具有鳍结构的开关器件的制备方法，包括步骤：

S1：准备基底，所述基底包括上下层叠的衬底层、缓冲层、沟道层和势垒层；

S2：对基底进行离子注入，以于基底上制备出间隔的源极欧姆接触区和漏极欧姆接触区，所述源极欧姆接触区和漏极欧姆接触区向下延伸至与沟道层接触；

S3：去除部分位于栅极下方的势垒层；

S4：形成覆盖势垒层的栅极材料层；

S5：对栅极材料层进行刻蚀，由此形成具有初始形貌的栅极；

S6：对除栅极下方外的势垒层、沟道层和部分缓冲层进行刻蚀，由此形成鳍结构，栅极位于鳍结构上；

S7：形成覆盖鳍结构的钝化层；

S8：形成分别与源极欧姆接触区、漏极欧姆接触区及栅极电连接的引出电极。

可选地，所述基底还包括插入层和帽层，所述插入层位于沟道层和势垒层之间，所述帽层位于势垒层的上方，所述插入层的禁带宽度大于势垒层的禁带宽度。

可选地，所述帽层的材质和沟道层的材质相同。