[发明专利]基于多漏指结构的GaN HEMT器件及其制备方法

说明书

本发明提供一种基于多漏指结构的GaN HEMT器件及制备方法，该器件包括：形成于GaN HEMT薄膜结构上的源电极、漏电极及MIS栅电极；形成于MIS栅电极与漏电极之间的漏指金属场板，漏指金属场板包括若干个水平场板及若干个垂直场板，水平场板包括形成于漏指上的导电材料，垂直场板包括形成于漏指槽侧壁上的导电材料。通过在栅电极与漏电极之间形成与漏电极接触连接的漏指金属场板，可以有效改变漏电极端电场的走向，提高GaN HEMT器件的耐压性能，且利于器件的小型化；另外，垂直场板可有效减小整体漏电极端电阻，从而可获得低的导通电阻；再者，漏指金属场板减少了形态不良的欧姆接触的漏电极端的泄漏路径，从而抑制了泄漏电流。

技术领域

本发明属于半导体功率电子器件领域，特别是涉及一种基于多漏指结构的GaNHEMT器件及其制备方法。

背景技术

第三代半导体材料即宽禁带(Wide Band Gap Semiconductor，简称WBGS)半导体材料是继第一代硅、锗和第二代砷化镓、磷化铟等以后发展起来。在第三代半导体材料中，氮化镓(GaN)具有宽带隙、直接带隙、高击穿电场、较低的介电常数、高电子饱和漂移速度、抗辐射能力强和良好的化学稳定性等优越性质，成为继锗、硅、砷化镓之后制造新一代微电子器件和电路的关键半导体材料。特别是高温、大功率、高频和抗辐照电子器件以及全波长、短波长光电器件方面具有得天独厚的优势，是实现高温与大功率、高频及抗辐射、全波长光电器件的理想材料。

基于AlGaN/GaN异质结的高电子迁移率晶体管(High Electron MobilityTransistor，HEMT)具有低导通电阻、高击穿电压、高开关频率等优势，因此能够在各类电力转换系统中作为核心器件使用，在节能减耗方面有重要的应用前景。但是，GaN-on-Si器件有一个重要的问题，即相对较高的缓冲泄漏电流，这会严重影响器件的击穿电压(V_BD)，而漏极金属欧姆接触对于器件泄漏电流至关重要，在漏极欧姆接触下面的金属合金会产生金属毛刺尖峰造成电场的局部峰值，从而增强泄漏电流，降低器件的击穿电压，导致器件较早击穿。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种基于多漏指结构的GaN HEMT器件及其制备方法，用于解决现有技术中的GaN HEMT器件中由于漏极欧姆接触产生的金属毛刺尖峰造成电场的局部峰值，从而增强泄漏电流，降低器件的击穿电压等的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种基于多漏指结构的GaN HEMT器件的制备方法，所述制备方法包括：

提供GaN HEMT半导体器件薄膜结构，所述GaN HEMT半导体器件薄膜结构沿其生长方向依次包括半导体衬底层、AlGaN缓冲层、GaN沟道层及AlGaN势垒层；

利用光刻掩膜版于所述GaN HEMT半导体器件薄膜结构上定义栅极区域及漏指区域，并沿宽度方向于所述漏指区域形成若干个漏指槽，所述漏指槽的深度介于2DEG以下至所述半导体衬底层上表面之间，相邻两个所述漏指槽之间形成漏指；

利用光刻掩膜版于所述GaN HEMT半导体器件薄膜结构上定义源电极区域及漏电极区域，并于所述源电极区域及所述漏电极区域形成欧姆接触的源电极及漏电极，其中，所述漏指区域形成于所述栅极区域与所述漏电极区域之间；

于所述栅极区域形成栅介质层；

利用光刻掩膜版基于所述栅极区域及漏指区域分别定义栅极金属区域及漏指金属区域，并于所述栅极金属区域及所述漏指金属区域沉积导电材料以分别形成栅极金属电极及漏指金属场板，且所述漏指金属场板延伸至与所述漏电极接触连接，所述漏指上的导电材料构成若干个水平场板，所述漏指槽侧壁的导电材料构成若干个垂直场板。

可选地，所述栅极区域的长度与所述栅极金属区域的长度一致，或所述栅极区域的长度大于所述栅极金属区域的长度，且所述栅极金属区域的两侧与所述栅极区域对应的两侧之间的间距小于50nm。