[发明专利]一种新型P-GaN栅结构的增强型器件及其制作方法

说明书

本发明提供一种新型P‑GaN栅结构的增强型器件及其制作方法。所述器件包括衬底，还包括在衬底一侧依次设置的成核层、缓冲层、势垒层、P‑GaN层、栅金属层；所述P‑GaN层在所述势垒层上的投影小于所述势垒层靠近所述P‑GaN层一侧的界面，所述P‑GaN层中部设置有凹槽；所述栅金属层靠近所述P‑GaN层的一侧具有与所述凹槽相适应的凸起，所述凸起插入所述凹槽。所述方法包括：将基底材料的P‑GaN原始层刻蚀为设定大小的P‑GaN层；所述基底材料包括衬底，以及在所述衬底一侧依次设置的成核层、缓冲层、势垒层、P‑GaN原始层；在所述P‑GaN层上刻蚀凹槽；在所述P‑GaN层上制作栅金属层，所述栅金属层的材料填充所述凹槽；所述方法还包括：在势垒上制作源极和漏极。本发明能够增强器件的栅控能力。

技术领域

本发明涉及微电子技术领域，尤其涉及一种新型P-GaN栅结构的增强型器件及其制作方法。

背景技术

以GaN、GaAs等材料为基础，再结合AlGaN、InGaN等材料形成的异质结构器件，由于自发极化与压电极化的存在，在异质结构界面处通常存在高密度、高迁移率的电子，这种特点使得该异质结构适合应用于高频率、大功率电子器件。由于大量高迁移率电子的存在，这种器件在外界没加任何电压偏置的时候，沟道处于导通状态，被称为耗尽型器件。在实际的使用中，考虑到降低静态功耗、实现高速逻辑电路等需要，我们往往还需要使器件在无外界偏压下的沟道处于关断状态，这类零偏压下的常关型器件称为增强型器件。

目前，实现增强型器件的方法有多种，其中在栅金属层与势垒层之间插入P-GaN层的方法受到了广泛的应用，使用该方法所得到的增强型器件具有阈值电压大，栅泄漏电流小，导通电阻小，饱和漏电流大等优点。其原理是，插入到栅金属层与势垒层之间的P-GaN层可以将异质结界面处的能带提高，使得导带位于费米能级之上，从而将栅金属层下方沟道处的二维电子气耗尽，实现了增强型器件。

P-GaN栅结构的增强型器件虽然在很多方面都表现出了优越的性能，但在实际应用中发现，由于在栅金属层与势垒层之间插入了P-GaN层，增加了栅金属层到沟道区的距离，从而使这种增强型器件的栅控能力有所下降，阻碍了其在高频领域内的应用。一般情况下，可通过减薄P-GaN层来改善器件的栅控能力，但是过薄P-GaN层会影响到器件的阈值电压，从而丧失了增强型器件的功能。

随着第三代半导体器件的快速发展，增强型器件在高频领域内的应用越来越广泛，对于器件的性能要求也越来越高。为了在不改变阈值电压的情况下改善P-GaN栅金属层增强型器件的性能，提高它的高频特性，需要一种有效的改进方法来提高P-GaN栅结构的增强型器件的栅控能力。

发明内容

因此，为解决现有技术存在的技术缺陷和不足，本发明提出了一种新型P-GaN栅结构的增强型器件及其制作方法，在实现增强型器件的同时，具有较高的栅控能力。

基于上述目的本发明提供的新型P-GaN栅结构的增强型器件，包括衬底，还包括在衬底一侧依次设置的成核层、缓冲层、势垒层、P-GaN层、栅金属层；

所述势垒层在所述缓冲层上的投影小于所述缓冲层靠近所述势垒层一侧的界面；

所述P-GaN层在所述势垒层上的投影小于所述势垒层靠近所述P-GaN层一侧的界面，所述P-GaN层中部设置有凹槽；

所述栅金属层材料靠近所述P-GaN层的一侧具有与所述凹槽相适应的凸起，所述凸起插入所述凹槽；

所述势垒层上还设置有源极和漏极，所述源极、漏极和所述势垒层设置于所述缓冲层的同一侧。

可选的，所述凹槽为圆形凹槽、椭圆形凹槽、扇形凹槽、多边形凹槽中的一种。

可选的，所述凹槽的深度大于所述P-GaN层的厚度。

可选的，所述凹槽的深度不超过所述P-GaN层的厚度。

可选的，还包括钝化层；