一種GaN基HEMT器件及其制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種GaN基HEMT器件及其制作方法，器件中襯底、GaN緩沖層與勢(shì)壘層由下至上設(shè)置，第一鈍化層在勢(shì)壘層上，其包括左半鈍化層和右半鈍化層，分別位于源極與柵極之間、柵極與漏極之間;第二鈍化層在第一鈍化層上；第一鈍化層為增加勢(shì)壘層張應(yīng)力的鈍化層，第二鈍化層為增強(qiáng)勢(shì)壘層壓應(yīng)力的鈍化層。制作方法包括：外延結(jié)構(gòu)生長，形成襯底、GaN緩沖層、勢(shì)壘層；在勢(shì)壘層上進(jìn)行鈍化層淀積；將柵極下方的鈍化層刻蝕，形成包括左半鈍化層以及右半鈍化層的第一鈍化層；在第一鈍化層上進(jìn)行第二鈍化層淀積；定義并淀積柵極。本發(fā)明采用雙鈍化層工藝，柵極下方GaN緩沖層區(qū)域二維電子氣濃度先增加，再耗盡，避免柵壓偏置前柵極下方GaN緩沖層存在二維電子氣。
【專利說明】一種GaN基HEMT器件及其制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件領(lǐng)域，特別涉及一種GaN基HEMT器件及其制作方法。
【背景技術(shù)】
[0002]GaN 基 HEMT (High Electron Mobility Transistor 高電子遷移率晶體管)器件是一種應(yīng)用于微波射頻器件的半導(dǎo)體電子器件，其中GaN作為第三代寬禁帶半導(dǎo)體材料，具有禁帶寬度大(3.4eV)、擊穿電壓高(3.3MV/cm)、飽和電子速度大等優(yōu)異性能，從而使得GaN基HEMT器件能夠滿足系統(tǒng)高頻、高效、大功率的需求，進(jìn)而在微波射頻器件方面有著巨大的應(yīng)用前景。
[0003]目前的GaN基HEMT器件基本上都是耗盡型，即其閾值電壓為負(fù)。耗盡型GaN基HEMT器件的外延結(jié)構(gòu)從下至上順次為襯底、GaN緩沖層、勢(shì)壘層，其中，襯底為GaN緩沖層的生長基底；GaN緩沖層處于弛豫狀態(tài)，即晶格常數(shù)保持不變；勢(shì)壘層生長在GaN緩沖層上，柵極、源極和漏極設(shè)置在勢(shì)壘層上，勢(shì)壘層與GaN緩沖層保持共格生長，但是名義晶格常數(shù)小于GaN緩沖層。由于勢(shì)壘層的晶格常數(shù)小于GaN緩沖層，所以在勢(shì)壘層生長完畢后會(huì)受到來自GaN緩沖層對(duì)其產(chǎn)生的張應(yīng)力作用，從而使得勢(shì)壘層產(chǎn)生壓電極化效應(yīng)，在GaN緩沖層中感生出二維電子氣，即在勢(shì)壘層生長完成后，未加?xùn)艍浩们埃S電子氣就已經(jīng)存在于GaN緩沖層中。
[0004]在實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)至少存在以下問題:
[0005]由于在勢(shì)壘層生長完成后，即未加?xùn)艍浩们?，二維電子氣就已經(jīng)存在于GaN緩沖層中，導(dǎo)致耗盡型GaN基HEMT器件在電路中需要進(jìn)行負(fù)壓控制，且需嚴(yán)格遵守上下電時(shí)序，即上電順序?yàn)橄壬蠔艍?，后上漏壓，下電順序與之相反，從而需要在整個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中需要增加時(shí)序保護(hù)電路，導(dǎo)致整個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)的復(fù)雜度增加，成本增加，而且使得應(yīng)用系統(tǒng)的可靠性降低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了解決現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)復(fù)雜、成本高、可靠性低的問題，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種GaN基HEMT器件及其制作方法。所述技術(shù)方案如下:
[0007]第一方面，提供了一種GaN基HEMT器件，所述GaN基HEMT器件包括:襯底、GaN緩沖層、勢(shì)壘層、第一鈍化層、第二鈍化層、柵極、源極和漏極，所述襯底、所述GaN緩沖層與所述勢(shì)壘層由下至上依次設(shè)置；
[0008]所述第一鈍化層設(shè)置在所述勢(shì)壘層上，所述第一鈍化層包括左半鈍化層和右半鈍化層，所述左半鈍化層位于所述源極與所述柵極之間，所述右半鈍化層位于所述柵極與所述漏極之間；
[0009]所述第二鈍化層設(shè)置在所述第一鈍化層上；
[0010]其中，所述第一鈍化層為增加所述勢(shì)壘層張應(yīng)力的鈍化層，所述第二鈍化層為增強(qiáng)所述勢(shì)壘層壓應(yīng)力的鈍化層。[0011]在第一方面的第一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述勢(shì)壘層厚度為3-5nm。
[0012]結(jié)合第一方面的第一種可能實(shí)現(xiàn)方式，在第一方面第二種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述第一鈍化層與所述第二鈍化層分別采用壓應(yīng)力的SiN薄膜、張應(yīng)力的SiN薄膜。
[0013]結(jié)合第一方面、第一方面的第一種可能實(shí)現(xiàn)方式或第一方面的第二種可能實(shí)現(xiàn)方式，在第一方面第三種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述GaN基HEMT器件還包括GaN帽層，所述GaN帽層設(shè)置在所述第一鈍化層與所述勢(shì)壘層之間。
[0014]結(jié)合第一方面的第三種可能實(shí)現(xiàn)方式，在第一方面第四種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述GaN基HEMT器件還包括AlN插入層，所述AlN插入層設(shè)置在所述勢(shì)壘層與所述GaN緩沖層之間。
[0015]結(jié)合第一方面的第四種可能實(shí)現(xiàn)方式，在第一方面第五種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述GaN基HEMT器件還包括AlN成核層，所述AlN成核層設(shè)置在所述襯底與所述GaN緩沖層之間。
[0016]第二方面，提供了一種GaN基HEMT器件制作方法，所述制作方法具體包括:
[0017]步驟1，外延結(jié)構(gòu)生長，形成襯底、GaN緩沖層、勢(shì)壘層；
[0018]步驟2，在所述勢(shì)壘層上進(jìn)行鈍化層淀積；
[0019]步驟3，將柵極下方的鈍化層刻蝕，以形成包括所述左半鈍化層以及所述右半鈍化層的所述第一鈍化層；
[0020]步驟4，在所述第一鈍化層上進(jìn)行第二鈍化層淀積；
[0021]步驟5，定義并淀積`所述柵極。
[0022]結(jié)合第二方面，在第二方面第一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述外延結(jié)構(gòu)由下至上依次包括襯底、AlN成核層、GaN緩沖層、AlN插入層、勢(shì)壘層與GaN帽層。
[0023]結(jié)合第二方面的第一種可能實(shí)現(xiàn)方式，在第二方面第二種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述勢(shì)壘層厚度為3-5nm。
[0024]結(jié)合第二方面的第二種可能實(shí)現(xiàn)方式，在第二方面第三種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述第一鈍化層采用增加所述勢(shì)壘層張應(yīng)力的鈍化層，所述第二鈍化層采用增強(qiáng)所述勢(shì)壘層壓應(yīng)力的鈍化層。
[0025]本發(fā)明實(shí)施例提供的技術(shù)方案帶來的有益效果是:
[0026]本發(fā)明實(shí)施例提供的GaN基HEMT器件及其制作方法中，通過在勢(shì)壘層上采用雙鈍化層工藝，即采用增加勢(shì)壘層張應(yīng)力的第一鈍化層，使第一鈍化層對(duì)GaN緩沖層有更大的張應(yīng)力作用，從而增加此區(qū)域的二維電子氣濃度，并且將柵極下方區(qū)域的第一鈍化層刻蝕盡，從而使柵極下方的GaN緩沖層中的二維電子氣濃度恢復(fù)到之前的低濃度水平，然后進(jìn)行第二鈍化層淀積，從而耗盡柵極下方GaN緩沖層中的二維電子氣，從而避免了柵壓偏置前柵極下方GaN緩沖層中就存在二維電子氣，進(jìn)而使得在電路中進(jìn)行正壓控制，無需嚴(yán)格遵守上下電時(shí)序要求，避免在應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)增加時(shí)序保護(hù)電路，從而簡化了整個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，降低了應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)的成本，同時(shí)在一定程度上保證了應(yīng)用系統(tǒng)的可靠性?’另外，第二鈍化層作為柵介質(zhì)還起到了防止柵漏電的作用，保證了本發(fā)明在應(yīng)用系統(tǒng)中應(yīng)用時(shí)的穩(wěn)定性。
【專利附圖】

【附圖說明】[0027]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0028]圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的增強(qiáng)型GaN基HEMT器件的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖2是本發(fā)明又一實(shí)施例提供的增強(qiáng)型GaN基HEMT器件制作方法的流程圖。
[0030]其中:I襯底，
[0031]2GaN 緩沖層，
[0032]3勢(shì)壘層，
[0033]4 漏極，
[0034]5 柵極，
[0035]6 源極，
[0036]7第一鈍化層，
[0037]8第二鈍化層，
[0038]9GaN 帽層，
[0039]10A1N 插入層，
[0040]I IAlN 成核層。
【具體實(shí)施方式】
[0041]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施方式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。
[0042]實(shí)施例一
[0043]如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例提供的一種GaN基HEMT器件，所述GaN基HEMT器件包括:襯底l、GaN緩沖層2、勢(shì)壘層3、第一鈍化層7、第二鈍化層8、柵極5、源極6和漏極4，所述襯底1、所述GaN緩沖層2與所述勢(shì)壘層3由下至上依次設(shè)置；
[0044]所述第一鈍化層7設(shè)置在所述勢(shì)壘層3上，所述第一鈍化層7包括左半鈍化層71和右半鈍化層72，所述左半鈍化層71位于所述源極6與所述柵極5之間，所述右半鈍化層72位于所述柵極5與所述漏極4之間；
[0045]所述第二鈍化層8設(shè)置在所述第一鈍化層7上，所述第二鈍化層8兩側(cè)設(shè)置在所述第一鈍化層7上，第二鈍化層8的中間部分則設(shè)置在柵極5與勢(shì)壘層3之間；
[0046]其中，所述第一鈍化層7采用增加所述勢(shì)壘層3張應(yīng)力的鈍化層，所述第二鈍化層8采用增強(qiáng)所述勢(shì)壘層3壓應(yīng)力的鈍化層。
[0047]其中，HEMT(HighElectron Mobility Transistor 高電子遷移率晶體管)器件是一種應(yīng)用于微波射頻器件的半導(dǎo)體電子器件，GaN作為第三代寬禁帶半導(dǎo)體材料，具有禁帶寬度大(3.4eV)、擊穿電壓高(3.3MV/cm)、飽和電子速度大等優(yōu)異性能，從而使得GaN基HEMT器件能夠滿足系統(tǒng)高頻、高效、大功率的需求；襯底I 一般選用SiC材料，勢(shì)壘層3則采用AlGaN或者InAlN薄勢(shì)壘層3，以便使得GaN緩沖層2中的二維電子氣濃度很低；而柵極5、源極6、漏極4可以認(rèn)為是在一個(gè)平面，為了減小場強(qiáng)的影響，通常柵極5更靠近源極6而遠(yuǎn)離漏極4 ;第一鈍化層7覆蓋的是access區(qū)，也就是源極6與柵極5之間、柵極5與漏極4之間的區(qū)域，而柵極5下方則沒有，第二鈍化作為柵介質(zhì)，其覆蓋的區(qū)域是柵極5下方的區(qū)域，即為柵極5與勢(shì)壘層3之間的區(qū)域。
[0048]本發(fā)明實(shí)施例提供的GaN基HEMT器件中，通過在勢(shì)壘層3上淀積雙鈍化層工藝，即分別采用增加勢(shì)壘層3張應(yīng)力的第一鈍化層7和增強(qiáng)勢(shì)壘層3壓應(yīng)力的第二鈍化層8，使第一鈍化層7對(duì)GaN緩沖層2有更大的張應(yīng)力作用，從而增加此區(qū)域的二維電子氣濃度，并且將柵極5下方區(qū)域的第一鈍化層7刻蝕盡，即將柵極5下方的第一鈍化層7挖空，從而使柵極5下方的GaN緩沖層2中的二維電子氣濃度恢復(fù)到之前的低濃度水平，然后進(jìn)行第二鈍化層8淀積，第二鈍化層8可增強(qiáng)勢(shì)壘層3的壓應(yīng)力，即為對(duì)GaN緩沖層2從張應(yīng)力轉(zhuǎn)變至壓應(yīng)力，減小極化電場甚至反轉(zhuǎn)極化電場的方向，使得第二鈍化層能夠耗盡柵極5下方GaN緩沖層2中的二維電子氣，從而避免了柵壓偏置前柵極5下方GaN緩沖層2中就存在二維電子氣，進(jìn)而使得在電路中進(jìn)行正壓控制，無需嚴(yán)格遵守上下電時(shí)序要求，避免在應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)增加時(shí)序保護(hù)電路，從而簡化了整個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，降低了應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)的成本，同時(shí)在一定程度上保證了應(yīng)用系統(tǒng)的可靠性；另外，第二鈍化層作為柵介質(zhì)還起到了防止柵漏電的作用，保證了本發(fā)明在應(yīng)用系統(tǒng)中應(yīng)用時(shí)的穩(wěn)定性。
[0049]如圖1所示,進(jìn)一步地,所述勢(shì)魚層3厚度為3_5nm。將勢(shì)魚層3做得較薄,相比常規(guī)的20?30nm勢(shì)壘層3，使用6?8nm的勢(shì)壘層3厚度，或者直接做到3_5nm，低的勢(shì)壘層3厚度使得外延結(jié)構(gòu)本身感生的二維電子氣濃度很低，可低至e+12量級(jí)之下，同時(shí)使得受到上方鈍化層應(yīng)力調(diào)制的作用更強(qiáng)。
[0050]如圖1所示，進(jìn)一步地，所述第一鈍化層7與所述第二鈍化層8分別采用壓應(yīng)力的SiN薄膜、張應(yīng)力的SiN薄膜。
[0051]其中，第一鈍化層7的目的是為了增加二維電子氣的濃度，使用壓應(yīng)力的SiN薄膜，在SiN薄膜下方的AlGaN勢(shì)壘層3產(chǎn)生一個(gè)張應(yīng)力，從而使得AlGaN勢(shì)壘層3的壓電極化強(qiáng)度增強(qiáng)，提高二維電子氣的濃度。其工藝條件是，設(shè)備=PECVD (Plasma EnhancedChemical Vapor Deposition等離子體增強(qiáng)化學(xué)汽相沉積);氣體:(2%SiH4/N2)為200sccm,NH3為2sccm，He為200sccm，壓強(qiáng)為600mT，溫度為250°C，功率為22W ;將柵極5下方區(qū)域刻蝕后進(jìn)行第二鈍化層8淀積，同時(shí)也作為柵介質(zhì)，目的是為了減小柵極5下方區(qū)域的二維電子氣濃度，使用張應(yīng)力的SiN薄膜，在柵極5下方的AlGaN勢(shì)壘層3產(chǎn)生一個(gè)壓應(yīng)力，從而使得柵下AlGaN層的壓電極化強(qiáng)度減小，減小柵下二維電子氣的濃度。這樣在柵極5下方區(qū)域的二維電子氣耗盡，實(shí)現(xiàn)了增強(qiáng)型器件。工藝條件是，設(shè)備:PECVD，氣體:(2%SiH4/N2)為 200sccm, NH3 為 2sccm, He 為 80sccm，壓強(qiáng)為 700mT，溫度為 280°C，功率為 22W。
[0052]如圖1所示，作為優(yōu)選，所述GaN基HEMT器件還包括GaN帽層9，所述GaN帽層9設(shè)置在所述第一鈍化層7與所述勢(shì)壘層3之間。GaN帽層9起抑制GaN器件電流崩塌效應(yīng)作用，GaN帽層9本身非常薄，約幾個(gè)nm，將使得其下面承受更大的張應(yīng)力，由于GaN壓電極化效應(yīng)，使得勢(shì)壘層3的表面勢(shì)發(fā)生變化，二維電子氣濃度增加。
[0053]如圖1所示,作為優(yōu)選,所述GaN基HEMT器件還包括AlN插入層10,所述AlN插入層10設(shè)置在所述勢(shì)壘層3與所述GaN緩沖層2之間。AlN插入層10除了應(yīng)力緩沖的作用，即起到緩和勢(shì)壘層3與GaN緩沖層2之間晶格失配的作用，最主要的就是AlN的禁帶寬度更大，增強(qiáng)GaN的極化效應(yīng)，可增加二維電子氣的濃度。
[0054]如圖1所示,作為優(yōu)選,所述GaN基HEMT器件還包括AlN成核層11,所述AlN成核層11設(shè)置在所述襯底I與所述GaN緩沖層2之間。AlN成核層11起到改善材料間晶格失配帶來的應(yīng)力作用。
[0055]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)還在于:外延結(jié)構(gòu)簡單，與原HEMT工藝兼容，不增加新的工藝掩膜版；采用無外延后高損傷刻蝕工藝，保證了較高的二維電子氣的遷移率；無氟處理等其他雜質(zhì)引入的工藝，提高了器件穩(wěn)定性；在實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)型器件的同時(shí)，由于柵絕緣層，即第二鈍化層8的引入也縮小了器件的柵漏電；如果GaN HEMT能實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)型設(shè)計(jì)，那么系統(tǒng)只需一路正電源代替正負(fù)兩路的電源供應(yīng)，省去了時(shí)序保護(hù)電路部分，降低了應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)難度和應(yīng)用系統(tǒng)的成本；增強(qiáng)型器件的電路設(shè)計(jì)也使得在應(yīng)用系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，保持器件處于夾斷狀態(tài)，降低應(yīng)用系統(tǒng)的整體電流，確保系統(tǒng)的安全。
[0056]實(shí)施例二
[0057]如圖2所示，本發(fā)明實(shí)施例提供的一種GaN基HEMT器件制作方法，所述制作方法具體包括:
[0058]S101，外延結(jié)構(gòu)生長，形成襯底、GaN緩沖層、勢(shì)壘層；同時(shí)完成器件隔離刻蝕，歐姆接觸金屬淀積。
[0059]S102，在所述勢(shì)壘層上進(jìn)行鈍化層淀積；即在所述外延結(jié)構(gòu)的勢(shì)壘層上進(jìn)行第一鈍化層淀積；第一鈍化層的淀積，使得第一鈍化層作用下的勢(shì)壘層受到更大的張應(yīng)力，同時(shí)勢(shì)壘層表面電勢(shì)發(fā)生變化，導(dǎo)致GaN緩沖層種二維電子氣密度升高。GaN基材料由于材料特性，表面存在較多懸掛鍵，形成缺陷能級(jí)，影響表面勢(shì)，而表面勢(shì)可以對(duì)二維電子氣有較強(qiáng)的調(diào)制作用，所以在第一鈍化層是鈍化表面的懸掛件后，消除這些懸掛鍵的影響，改變了表面勢(shì)的大小，第一鈍化層的調(diào)制二維電子氣的機(jī)理，一是改變了勢(shì)壘層的應(yīng)力，使得勢(shì)壘層的晶格常數(shù)發(fā)生變化，加大壓電極化效應(yīng)，進(jìn)而增加二維電子氣；二是使表面勢(shì)變大，從而增加二維電子氣。
[0060]S103，將柵極下方的鈍化層刻蝕，以形成包括所述左半鈍化層以及所述右半鈍化層的所述第一鈍化層；將柵極下方區(qū)域的鈍化層刻蝕，使該鈍化層分為左半鈍化層和右半鈍化層，其中，左半鈍化層位于源極與柵極之間，而右半鈍化層位于柵極與漏極之間，從而使得柵極下方二維電子氣的濃度恢復(fù)到為淀積第一鈍化層時(shí)的水平，二維電子氣濃度較低，僅僅刻蝕柵極下方區(qū)域，使得柵極下方的區(qū)域濃度發(fā)生變化，因?yàn)闁艠O下方區(qū)域已無作用在勢(shì)壘層的第一鈍化層。
[0061]S104，在所述第一鈍化層上進(jìn)行第二鈍化層淀積；第二鈍化層淀積，即柵介質(zhì)生長，調(diào)制應(yīng)力使得柵極下方二維電子氣濃度進(jìn)一步降低至完全耗盡。第二鈍化層選用與第一鈍化層不同的生長工藝、配方，或者材料都不同的鈍化材料，目的是降低在第二鈍化層下方對(duì)AlGaN的張應(yīng)力，使得柵極下方二維電子氣到達(dá)耗盡的目的，從而實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)型器件。
[0062]S105,定義并淀積所述柵極。對(duì)柵極進(jìn)行定義就是通過光罩(photo mask)確定柵極生長區(qū)域和圖形，一般采用PECVD，這個(gè)步驟就是要制作肖特基柵極。
[0063]進(jìn)一步地，所述外延結(jié)構(gòu)由下至上依次包括襯底、AlN成核層、GaN緩沖層、AlN插入層、勢(shì)壘層與GaN帽層。
[0064]進(jìn)一步地，所述勢(shì)魚層厚度為3-5nm。將勢(shì)魚層做得較薄,相比常規(guī)的20?30nm勢(shì)壘層，使用6?8nm的勢(shì)壘層厚度，或者直接做到3_5nm，低的勢(shì)壘層厚度使得外延結(jié)構(gòu)本身感生的二維電子氣濃度很低，可低至e+12量級(jí)之下，同時(shí)使得受到上方鈍化層應(yīng)力調(diào)制的作用更強(qiáng)。
[0065]作為優(yōu)選，所述第一鈍化層采用增加所述勢(shì)壘層張應(yīng)力的鈍化層，所述第二鈍化層采用增強(qiáng)所述勢(shì)壘層壓應(yīng)力的鈍化層。
[0066]本發(fā)明實(shí)施例提供的GaN基HEMT器件制作方法中，通過在勢(shì)壘層上淀積雙鈍化層工藝，即分別采用增加勢(shì)壘層張應(yīng)力的第一鈍化層和增強(qiáng)勢(shì)壘層壓應(yīng)力的第二鈍化層，使第一鈍化層對(duì)GaN緩沖層有更大的張應(yīng)力作用，從而增加此區(qū)域的二維電子氣濃度，并且將柵極下方區(qū)域的第一鈍化層刻蝕盡，即將柵極下方的第一鈍化層挖空，從而使柵極下方的GaN緩沖層中的二維電子氣濃度恢復(fù)到之前的低濃度水平，然后進(jìn)行第二鈍化層淀積，第二鈍化層可增強(qiáng)勢(shì)壘層的壓應(yīng)力，即為對(duì)GaN緩沖層從張應(yīng)力轉(zhuǎn)變至壓應(yīng)力，減小極化電場甚至反轉(zhuǎn)極化電場的方向，使得第二鈍化層能夠耗盡柵極下方GaN緩沖層中的二維電子氣，從而避免了柵壓偏置前柵極下方GaN緩沖層中就存在二維電子氣，進(jìn)而使得在電路中進(jìn)行正壓控制，無需嚴(yán)格遵守上下電時(shí)序要求，避免在應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)增加時(shí)序保護(hù)電路，從而簡化了整個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，降低了應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)的成本，同時(shí)在一定程度上保證了應(yīng)用系統(tǒng)的可靠性；另外，第二鈍化層作為柵介質(zhì)還起到了防止柵漏電的作用，保證了本發(fā)明的GaN基HEMT器件在應(yīng)用系統(tǒng)中應(yīng)用時(shí)的穩(wěn)定性。
[0067]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種GaN基HEMT器件，其特征在于，所述GaN基HEMT器件包括:襯底、GaN緩沖層、勢(shì)壘層、第一鈍化層、第二鈍化層、柵極、源極和漏極，所述襯底、所述GaN緩沖層與所述勢(shì)壘層由下至上依次設(shè)置； 所述第一鈍化層設(shè)置在所述勢(shì)壘層上，所述第一鈍化層包括左半鈍化層和右半鈍化層，所述左半鈍化層位于所述源極與所述柵極之間，所述右半鈍化層位于所述柵極與所述漏極之間； 所述第二鈍化層設(shè)置在所述第一鈍化層上； 其中，所述第一鈍化層為增加所述勢(shì)壘層張應(yīng)力的鈍化層，所述第二鈍化層為增強(qiáng)所述勢(shì)壘層壓應(yīng)力的鈍化層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的GaN基HEMT器件，其特征在于，所述勢(shì)壘層厚度為3_5nm。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的GaN基HEMT器件，其特征在于，所述第一鈍化層與所述第二鈍化層分別采用壓應(yīng)力的SiN薄膜、張應(yīng)力的SiN薄膜。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的GaN基HEMT器件，其特征在于，所述GaN基HEMT器件還包括GaN帽層，所述GaN帽層設(shè)置在所述第一鈍化層與所述勢(shì)壘層之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的GaN基HEMT器件，其特征在于，所述GaN基HEMT器件還包括AlN插入層，所述AlN插入層設(shè)置在所述勢(shì)壘層與所述GaN緩沖層之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的GaN基HEMT器件，其特征在于，所述GaN基HEMT器件還包括AlN成核層，所述AlN成核層設(shè)置在所述襯底與所述GaN緩沖層之間。
7.基于權(quán)利要求1-6的一種GaN基HEMT器件制作方法，其特征在于，所述制作方法具體包括: 步驟1，外延結(jié)構(gòu)生長，形成襯底、GaN緩沖層、勢(shì)壘層； 步驟2，在所述勢(shì)壘層上進(jìn)行鈍化層淀積； 步驟3，將柵極下方的鈍化層刻蝕，以形成包括所述左半鈍化層以及所述右半鈍化層的所述第一鈍化層； 步驟4，在所述第一鈍化層上進(jìn)行第二鈍化層淀積； 步驟5，定義并淀積所述柵極。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制作方法，其特征在于，所述外延結(jié)構(gòu)由下至上依次包括所述襯底、AlN成核層、所述GaN緩沖層、AlN插入層、所述勢(shì)壘層與GaN帽層。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的制作方法，其特征在于，所述勢(shì)壘層厚度為3-5nm。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的制作方法，其特征在于，所述第一鈍化層采用增加所述勢(shì)壘層張應(yīng)力的鈍化層，所述第二鈍化層采用增強(qiáng)所述勢(shì)壘層壓應(yīng)力的鈍化層。
【文檔編號(hào)】H01L29/423GK103489911SQ201310405073
【公開日】2014年1月1日 申請(qǐng)日期:2013年9月6日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月6日
【發(fā)明者】張正海, 張宗民 申請(qǐng)人:華為技術(shù)有限公司