申请/专利权人：西安电子科技大学芜湖研究院

申请日：2021-12-10

公开（公告）日：2024-04-09

公开（公告）号：CN114203800B

主分类号：H01L29/06

分类号：H01L29/06;H01L29/423;H01L29/778;H01L21/335;H01L21/28

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.09#授权;2022.08.19#著录事项变更;2022.04.05#实质审查的生效;2022.03.18#公开

摘要：本发明公开了一种基于HK‑PGaN梯度超结的新型垂直GaN‑HEMT器件及其制备方法，涉及半导体技术领域，该器件包括自下而上依次排布的Si衬底、AlNGaN超晶格层、N+‑GaN基底层、N‑GaN层、P‑GaN电流阻挡层等结构，本发明将超结进行梯度掺杂并和高K介质的间隔排布能更有效的实现了调制电场，相对于传统的超结结构，这种渐变梯度的掺杂超结能在不牺牲击穿电压的情况下降低导通电阻，高K介质引入P‑GaN梯度柱有效的提升了器件的击穿电压，栅下的高K混合介质能更好的发挥器件的栅控能力，有效增加饱和电流并降低了导通电阻以及更有效的高温传导，该制备方法中的工艺步骤使用的均是目前比较成熟的技术，能够减少器件制造工艺过程中的损伤，提高器件的可靠性。

主权项：1.一种基于HK-PGaN梯度超结的新型垂直GaN-HEMT器件，其特征在于，包括第一导电类型的N+-GaN基底层，其包括第一表面及与该第一表面相对的第二表面，其第一表面上方生长第一型N-GaN31并刻蚀沟槽；包括在111晶向Si衬底上生长的AlNGaN超晶格层；在所述第一导电类型的N+-GaN基底上表面的N-GaN层刻蚀有上下贯通的GaN沟槽，在沟槽内进行以下步骤；设置于该第一表面的P型HK-PGaN梯度层叠超结结构，其中每个梯度层叠超结结构的上表面和下表面分别依次设置两个和一个长度不等的第二型P-GaN电流阻挡层；第一型N-GaN梯度柱设置于三个P型HK-PGaN柱之间，其掺杂浓度自远离所述N+-GaN基底的方向依次递减，其厚度与所述P型HK-PGaN柱相等；第一、第二源极，分别设置于所述P型GaN电流阻挡层的部分表面；第一导电类型的N-GaN沟道层；设置于部分所述P-GaN电流阻挡层和所述第一导电类型的N-GaN柱的表面，位于所述源极区域之间；AlN插入层，设置于所述N-GaN沟道层表面；第一导电类型的N-AlGaN势垒层，设置于所述AlN插入层表面；第二导电类型的P-AlGaN势垒层，设置于所述第一导电类型的N-AlGaN势垒层表面；GaN帽层，设置于所述第二导电类型的P-AlGaN势垒层表面；钝化层，设置于所述N-AlGaN势垒层表面以及源极外表面和栅金属两侧，包括第一钝化层和第二钝化层，第二钝化层设置于所述第一钝化层外侧表面，其中第一钝化层、第二钝化层分别隔离所述源极区域和所述GaN帽层，第一钝化层中设置有渐变组分的InxGa1-xN偶极子层，所述InxGa1-xN偶极子层与所述第一型N-AlGaN势垒层接触；高K层叠介质层：Al2O3介质、ZrO2介质、HfO2介质依次设置于钝化层与GaN帽层之间的凹槽内；P-GaN帽柱设置于HfO2介质表面；栅电极，设置于所述P-GaN帽柱的表面，采用三层高K栅介质半包围并被上表面SiO2绝缘层覆盖的槽栅结构，其中所述栅极下方的P-GaN帽柱的厚度小于其侧方所述钝化层的厚度；漏极，设置于所述第一导电类型的N+-GaN基底的第二表面。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 西安电子科技大学芜湖研究院 一种基于HK-PGaN梯度超结的新型垂直GaN-HEMT器件及其制备方法

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