[发明专利]场效应管及其制备方法

说明书

本发明公开了一种具有场效应管及其制备方法。该场效应管包括外延层、栅介质层、栅极场板、源极和漏极，外延层包括衬底和在衬底上依次层叠设置的沟道层、势垒层和钝化层，栅介质层设置于钝化层上，源极和漏极设置于栅介质层的相对两侧；栅介质层中设有暴露出部分钝化层的窗口，窗口靠近漏极的侧壁设置为击穿电压增强结构，在击穿电压增强结构中，沿远离钝化层的方向，侧壁与漏极间的距离逐渐减小；栅极场板覆盖窗口的侧壁并与钝化层接触。场效应管能够有效改善栅极靠近漏极附近存在极高电场峰值的问题，提高场效应管器件的击穿电压。

技术领域

本发明涉及半导体场效应管技术领域，特别是涉及一种场效应管及其制备方法。

背景技术

氮化镓材料和器件具备高频、高效、耐高压、耐高温、抗辐射能力强等优越性能，契合节能减排、智能制造、信息安全等国家重大战略需求。其特别适合制作高耐压、高耐温、高频、大功率电子器件，例如，场效应管即是其中一种极具代表性的电子器件。

传统的场效应管通常包括设置栅极之下的钝化层，钝化层下还设有势垒层和沟道层，二维电子气(2DEG)形成于势垒层和沟道层之间。然而该结构的场效应管中存在固有缺陷，其中器件沟道中的电场强度的分布会发生畸变，尤其是在栅极靠近漏极附近存在极高电场峰值，导致器件在操作时的实际击穿电压远低于理论期望值。

发明内容

基于此，有必要对场效应管的栅介质层结构进行进一步设计，以提高器件的击穿电压，并且对应提供一种制备方法。

一种场效应管，其包括外延层、栅介质层、栅极场板、源极和漏极，所述外延层包括衬底和在所述衬底上依次层叠设置的沟道层、势垒层和钝化层，所述栅介质层设置于所述钝化层上，所述源极和所述漏极设置于所述栅介质层的相对两侧；

所述栅介质层中设有暴露出部分所述钝化层的窗口，所述窗口靠近所述漏极的侧壁设置为击穿电压增强结构，在所述击穿电压增强结构中，沿远离所述钝化层的方向，所述侧壁与所述漏极间的距离逐渐减小；

所述栅极场板覆盖所述窗口的侧壁并与所述钝化层接触。

在其中一个实施例中，所述击穿电压增强结构具有变化段，在所述变化段中，沿远离所述钝化层的方向，所述侧壁与所述漏极间的距离连续减小。

在其中一个实施例中，在所述变化段中，所述连续减小的方式为线性减小。

在其中一个实施例中，所述击穿电压增强结构具有多段所述变化段，相邻的所述变化段的侧壁以平行于所述钝化层的平面连接。

在其中一个实施例中，各所述变化段的底端和顶端的连线与所述钝化层表面之间的夹角≤60°。

在其中一个实施例中，所述变化段的底端与顶端之间的高度差为

在其中一个实施例中，所述栅介质层的材料是二氧化硅，所述二氧化硅晶格中具有晶格缺陷，且在单个所述变化段中，距所述钝化层越远，所述二氧化硅晶格中缺陷越多；和/或

所述栅介质层的厚度为

在其中一个实施例中，所述钝化层的材料是氮化硅；和/或

所述钝化层的厚度为

在其中一个实施例中，在所述衬底和所述沟道层之间还设置有缓冲层，所述缓冲层的材料是氮化镓。

在其中一个实施例中，所述窗口靠近所述源极的侧壁也设置有与所述击穿电压增强结构对应的结构。

进一步，一种上述场效应管的制备方法，其包括如下步骤：制备外延层，所述外延层包括衬底和在所述衬底上依次层叠设置的沟道层、势垒层和钝化层，在所述钝化层上制备栅介质层，及在所述栅介质层两侧分别制备源极和漏极；