一種GaN HEMT器件的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種GaN HEMT器件，包括：襯底；SiC晶須，所述SiC晶須位于所述襯底上，且所述SiC晶須呈周期性圖形結(jié)構(gòu)；AlyGa1?yN成核層，所述AlyGa1?yN成核層位于所述SiC晶須周圍及上方；GaN溝道層，所述GaN溝道層位于所述AlyGa1?yN成核層上；勢壘層，所述勢壘層位于所述GaN溝道層上；柵極、漏極、源極，所述源極和漏極分別位于所述勢壘層的左右兩側(cè)，所述柵極位于所述勢壘層的中間，進(jìn)而提高了器件的性能。
【專利說明】
一種GaN HEMT器件
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種GaNHEMT器件。
【背景技術(shù)】
[0002]作為寬禁帶半導(dǎo)體的典型代表，GaN具有更寬的禁帶寬度、更高的飽和電子漂移速度、更大的臨界擊穿電場強度、更好的導(dǎo)熱性能優(yōu)點特點，更重要的是它與AlGaN能夠形成AlGaN/GaN異質(zhì)結(jié)，便于制作HEMT器件。
[0003]目前，大尺寸的GaN襯底不成熟，GaN器件多生長在Si襯底、藍(lán)寶石襯底和SiC襯底上，異質(zhì)外延由于晶格常數(shù)、熱膨脹系數(shù)等差異，在界面處易形成缺陷，從而影響外延質(zhì)量，導(dǎo)致器件性能下降。以常用的SiC襯底為例，雖然SiC和GaN均為六方晶系，且晶格常數(shù)差異僅有3%，但外延過程中，SiC與GaN生長界面處仍有較多的位錯出現(xiàn)，影響GaN器件性能。
[0004]因此，現(xiàn)有技術(shù)中存在GaN器件性能不高的技術(shù)問題。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]本實用新型實施例通過提供一種GaNHEMT器件，解決了現(xiàn)有技術(shù)中存在GaN器件性能不高的技術(shù)問題。
[0006]為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型實施例提供了一種GaNHEMT器件，包括:
[0007]襯底；
[0008]SiC晶須，所述SiC晶須位于所述襯底上，且所述SiC晶須呈周期性圖形結(jié)構(gòu)；
[0009]AlyGai—yN成核層，所述AlyGai—yN成核層位于所述SiC晶須周圍及上方，O <y< I；[00?0] GaN溝道層，所述GaN溝道層位于所述AlyGai—yN成核層上；
[0011]勢皇層，所述勢皇層位于所述GaN溝道層上；
[0012]柵極、漏極、源極，所述源極和漏極分別位于所述勢皇層的左右兩側(cè)，所述柵極位于所述勢皇層的中間。
[0013]進(jìn)一步地，所述周期性圖形結(jié)構(gòu)具體為周期性四邊形結(jié)構(gòu)、或者周期性五邊形結(jié)構(gòu)、或者周期性六邊形結(jié)構(gòu)、或者周期性不規(guī)則圓形結(jié)構(gòu)。
[0014]進(jìn)一步地，所述襯底具體為S1、SiC、藍(lán)寶石和金剛石中的任意一種。
[0015]進(jìn)一步地，所述SiC晶須的高度小于lOOnm。
[0016]進(jìn)一步地，所述AlyGapyN成核層中，0< y < I，且所述AlyGa1-yN成核層的厚度為50?500nmo
[0017]進(jìn)一步地，所述勢皇層具體為AlxGapxN勢皇層或者AlxIm—xN勢皇層，0.1 <x<0.3o
[0018]進(jìn)一步地，所述源級和所述漏極為歐姆接觸，所述柵極為肖特基接觸。
[0019]采用本實用新型中的一個或者多個技術(shù)方案，具有如下有益效果:
[0020]由于在該GaNHEMT器件中采用周期性結(jié)構(gòu)的SiC晶須，該周期性結(jié)構(gòu)的晶須可以是周期性的長方形，或者周期性的正方形，或者是周期性的圓形，進(jìn)而能夠避免在界面上易形成缺陷的問題，從而提高了器件的性能。
【附圖說明】
[0021 ]圖1為本實用新型實施例中GaN HEMT器件的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖2-圖7為本實用新型實施例中制作GaNHEMT器件的步驟流程圖。
【具體實施方式】
[0023]本實用新型實施例通過提供一種GaNHEMT器件，解決了現(xiàn)有技術(shù)中存在GaN器件性能不尚的技術(shù)冋題，進(jìn)而能夠提尚GaN器件的性能。
[0024]為了解決上述技術(shù)問題，下面將結(jié)合說明書附圖以及具體的實施方式對本實用新型的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)的說明。
[0025]本實用新型實施例提供一種GaN HEMT器件，如圖1所示，包括:襯底10，SiC晶須20，該SiC晶須20位于該襯底10上，且該SiC晶須呈周期性圖形結(jié)構(gòu)，圖示以周期性的長方形為例，其他形狀的就不再以圖示展示，當(dāng)然，不僅限于上述的形狀，在本實用新型實施例中還可以采用周期性五邊形結(jié)構(gòu)、周期性六邊形結(jié)構(gòu)，或者周期性不規(guī)則圓形結(jié)構(gòu)，在本實用新型實施例中就不再詳細(xì)贅述了。該器件還包括位于該SiC晶須周圍及上方的AlyGa^N成核層30，該AlyGai—yN成核層30中，O Sy < 1，該AlyGai—yN成核層30的厚度為50?500腿，該AlyGapyN成核層30上有GaN溝道層40，在GaN溝道層40上有勢皇層50，具體的，該勢皇層50具體為AlxGa1-XN勢皇層或者AlxIm-XN勢皇層，其中0.1SxS0.3。最后，在該勢皇層50上設(shè)置有柵極G、源極S、漏極D。具體的，該漏極D和源極S為歐姆接觸，該柵極G為肖特基接觸。
[0026]下面介紹制作該GaNHEMT器件的過程，如圖2_圖7所示，首先，在襯底上利用薄膜技術(shù)，生長一層金屬薄膜60，可采用金作為催化劑，接著，采用納米壓印技術(shù)，在該金屬薄膜層60上形成周期性圖形，圖形尺寸和間隔均小于lOOnm，具體地，該壓印技術(shù)具體為，首先，在該金屬薄膜層60上旋涂壓印膠70，并將壓印板壓入壓印膠70中，使得壓印膠70形成與壓印板圖形相反的周期性圖形結(jié)構(gòu)，然后，以該周期性圖形結(jié)構(gòu)為模型，采用刻蝕工藝，刻蝕該金屬薄膜層60和該壓印膠70，次那個人使得該金屬薄膜層60也形成圖形化結(jié)構(gòu)的金屬薄膜 6010
[0027]接著，在該圖形化結(jié)構(gòu)的金屬薄膜601上采用VLS生長機理，形成SiC晶須和SiC晶須頂端的液滴帽狀金屬，具體地，該VLS生長機理，就是采用以Si源、C源有機氣體為反應(yīng)氣體，以H2氣或Ar氣作為載氣生長SiC晶須，這樣，在該SiC晶須20頂端形成液滴帽狀金屬602。
[0028]在該VLS生長過程中，需要選擇一種生長劑，也就是催化劑，該催化劑應(yīng)該滿足一下的四個條件:
[0029]1、催化劑的分散系數(shù)應(yīng)源小于需要合成的物質(zhì)，否則，催化劑會很快耗盡。
[0030]2、催化劑不與合成的物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。
[0031]3、液相合金中生長劑的平衡蒸氣壓應(yīng)足夠小。
[0032]4、在合成物質(zhì)頂上的液相合金液滴與晶須的浸潤膠應(yīng)該足夠大，也就是說，為能夠穩(wěn)定地合成晶須，接觸角應(yīng)當(dāng)大于90°，最佳范圍在90°?120°之間。
[0033]該VLS兼具液相外延和氣相外延的優(yōu)點，液相外延法成膜質(zhì)量較高，但在高溫下由于溫度梯度的存在，使得生長條件不易控制，穩(wěn)定性和重復(fù)性較差，氣相外延成膜質(zhì)量一般比液相外延低，但生長條件控制較為容易，生長速度快，重復(fù)性高。而VLS生長過程中，薄膜生長發(fā)生在催化劑熔融液體和襯底固體的交界面處，類似于液相外延，外延質(zhì)量較高，而氣體分子逐漸溶解于熔融狀態(tài)的催化劑中，條件控制較為容易，且生長速度較快
[0034]上述是采用VLS生長機理的注意事項，接著，采用刻蝕技術(shù)，取出該液滴帽狀金屬602，保留該SiC晶須20，形成該SiC圖形化襯底(SiC晶須)。
[0035]然后，在該SiC圖形化襯底(SiC晶須)上依次生長成核層30、GaN溝道層40、AlxGai—XN勢皇層50，從而完成了 GaN器件外延。
[0036]最后，在該GaN器件外延上完成源極S、漏極D、柵極G的制作，就形成完整的GaNHEMT器件。
[0037]由于上述采用圖形化襯底進(jìn)行GaN外延，不僅使得圖形化襯底外延橫向生長缺陷較少，同時避免了生長過程中，由于圖形尺寸較大，橫向生長易形成孔洞，從而影響后續(xù)器件制作和使用的技術(shù)問題。
[0038]而且，由于采用該VLS生長機理，提高過渡層的外延指令，從而也提高了GaN HEMT器件的性能。
[0039]盡管已描述了本實用新型的優(yōu)選實施例，但本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員一旦得知了基本創(chuàng)造性概念，則可對這些實施例作出另外的變更和修改。所以，所附權(quán)利要求意欲解釋為包括優(yōu)選實施例以及落入本實用新型范圍的所有變更和修改。
[0040]顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本實用新型進(jìn)行各種改動和變型而不脫離本實用新型的精神和范圍。這樣，倘若本實用新型的這些修改和變型屬于本實用新型權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本實用新型也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種GaN HEMT器件，其特征在于，包括: 襯底； SiC晶須，所述SiC晶須位于所述襯底上，且所述SiC晶須呈周期性圖形結(jié)構(gòu)； AlyGa1-yN成核層，所述AlyGa1-yN成核層位于所述SiC晶須周圍及上方，O < y < I ； GaN溝道層，所述GaN溝道層位于所述AlyGai—yN成核層上； 勢皇層，所述勢皇層位于所述GaN溝道層上； 柵極、漏極、源極，所述源極和漏極分別位于所述勢皇層的左右兩側(cè)，所述柵極位于所述勢皇層的中間。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的GaNHEMT器件，其特征在于，所述周期性圖形結(jié)構(gòu)具體為周期性四邊形結(jié)構(gòu)、或者周期性五邊形結(jié)構(gòu)、或者周期性六邊形結(jié)構(gòu)、或者周期性不規(guī)則圓形結(jié)構(gòu)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的GaNHEMT器件，其特征在于，所述襯底具體為S1、SiC、藍(lán)寶石和金剛石中的任意一種。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的GaNHEMT器件，其特征在于，所述SiC晶須的寬度、高度均小于10nm05.根據(jù)權(quán)利要求1所述的GaNHEMT器件，其特征在于，所述AlyGa1^yN成核層的厚度為50?500nm。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的GaNHEMT器件，其特征在于，所述勢皇層具體為AlxGa1-XN勢皇層或者AlxIm-XN勢皇層，0.1 < X < 0.3。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的GaNHEMT器件，其特征在于，所述源極和所述漏極為歐姆接觸，所述柵極為肖特基接觸。
【文檔編號】H01L29/06GK205428942SQ201620226322
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2016年3月18日
【發(fā)明人】陳 峰, 陳一峰
【申請人】成都海威華芯科技有限公司