[发明专利]基于纳米沟道阵列的薄势垒GaN SBD器件及其制备方法

说明书

本公开提供了一种基于纳米沟道阵列的薄势垒GaN SBD器件及其制备方法；所述基于纳米沟道阵列的薄势垒GaN SBD器件，包括：衬底；形成于所述衬底上的薄势垒Al(In，Ga)N/GaN异质结构；形成于所述薄势垒Al(In，Ga)N/GaN异质结构非阳极区域上的SiNx电荷恢复层；形成于所述薄势垒Al(In，Ga)N/GaN异质结构阳极区域上的纳米沟道阵列结构；以及形成于所述SiNx电荷恢复层通孔中的阴极金属和形成于所述纳米沟道阵列结构上的阳极金属。本公开GaN SBD器件及其制备方法能够获得低开启电压、高正向电流密度和低反向漏电。

技术领域

本公开涉及半导体器件技术领域，尤其涉及一种基于纳米沟道阵列的薄势垒GaNSBD器件及其制备方法。

背景技术

研究结果表明，传统GaN SBD性能的提高存在以下明显弊端：一方面，低功函数肖特基阳极虽然可以降低开启电压，但其反向漏电流却较大；另一方面，高功函数肖特基阳极虽然可以减小关态泄漏电流、增加反向耐压，但却显著增大了开启电压和导通损耗。同时，厚势垒架构的GaN SBD需要通过阳极刻蚀来减薄势垒层从而达到增强栅控降低漏电的要求，但却增加了阳极金属接触面的刻蚀损伤问题。

鉴于上述弊端，因此，亟需提供一种正向低损耗导通、反向有效截止的GaN SBD器件。

发明内容

(一)要解决的技术问题

鉴于上述技术问题，本公开提供一种基于纳米沟道阵列的薄势垒GaNSBD器件及其制备方法，以至少部分解决以上所提出的技术问题。

(二)技术方案

根据本公开的一个方面，提供了一种基于纳米沟道阵列的薄势垒GaNSBD器件，包括：

衬底；

形成于所述衬底上的薄势垒Al(In，Ga)N/GaN异质结构；

形成于所述薄势垒Al(In，Ga)N/GaN异质结构非阳极区域上的SiNx电荷恢复层；

形成于所述薄势垒Al(In，Ga)N/GaN异质结构阳极区域上的纳米沟道阵列结构；以及

形成于所述SiNx电荷恢复层通孔中的阴极金属和形成于所述纳米沟道阵列结构上的阳极金属。

在一些实施例中，所述薄势垒Al(In，Ga)N/GaN异质结构包括：形成于所述衬底上的GaN缓冲层以及形成于所述GaN缓冲层上的Al(In，Ga)N薄势垒层。

在一些实施例中，在所述薄势垒Al(In，Ga)N/GaN异质结构的所述Al(In，Ga)N薄势垒层与所述GaN缓冲层之间产生二维电子气2DEG。

在一些实施例中，所述纳米沟道占空比小于50％，纳米沟道凹槽底部深度大于2DEG沟道深度，且两者深度差在30nm以上，所述阳极金属与所述2DEG沟道直接接触。

在一些实施例中，所述纳米沟道凹槽长边延伸方向平行于所述薄势垒GaN SBD器件的阳极与阴极的连线方向。

在一些实施例中，采用LPCVD技术生长在Al(In，Ga)N薄势垒层上方生长SiNx电荷恢复层，LPCVD-SiNx电荷恢复层的厚度＜20nm，应力介于1GPa至5Gpa之间。

在一些实施例中，所述薄势垒Al(In，Ga)N/GaN异质结构是采用MOCVD，MBE或HVPE方法再生长形成，所述薄势垒Al(In，Ga)N/GaN异质结构中势垒层厚度介于3nm至6nm之间，Al组分不高于25％；所述阴极金属为Ti/Al/Ni/Au欧姆接触阴极金属，所述阳极金属为Ti/Au肖特基接触阳极金属。

根据本公开的另一个方面，提供了一种基于纳米沟道阵列的薄势垒GaN SBD器件的制备方法，包括：