[发明专利]一种高耐压双栅极横向HEMT器件及其制备方法

权利要求书

1.一种高耐压双栅极横向HEMT器件，其特征在于，包括：衬底、位于衬底上的GaN缓冲层以及依次层叠于GaN缓冲层上的GaN沟道层、AlN插入层和AlGaN势垒层组成的叠层，还包括p型埋层、位于p型埋层上的p型栅极和位于势垒层上的源极、漏极和Γ型栅；其中，

沿厚度方向上，p型埋层自所述缓冲层靠近沟道层的表面朝向缓冲层中远离所述沟道层的一侧延伸一定深度；

源极和漏极位于势垒层表面；

源极和漏极之间还设置一栅槽，该栅槽延伸至势垒层中一定深度，一高介电介质层设置于该栅槽内壁，Γ型栅位于该栅槽中并沿栅槽指向漏极的方向延伸；

所述栅极与所述叠层之间设置有第一钝化层，所述Γ型栅与源极之间以及所述Γ型栅与漏极之间设置有第二钝化层；

沿长度方向上，p型埋层自栅极下方延伸至栅槽下方，所述p型埋层在所述缓冲层中离子注入形成，p型埋层与GaN沟道层形成PN结；

在器件工作状态下，p型栅极接正电压，Γ型栅接正电压，源极接负电压，漏极接正电压，所述PN结正向导通；

在器件关断状态下，p型栅极接负电压，Γ型栅接负电压，源极接负电压，漏极接正电压，所述PN结反向截止。

2.根据权利要求1的所述高耐压双栅极横向HEMT器件，其特征在于，所述p型埋层的掺杂浓度大于等于10⁸cm^-3，厚度为70~150nm，长度为3~5μm。

3.根据权利要求1的所述高耐压双栅极横向HEMT器件，其特征在于，AlGaN势垒层、高介电介质层和Γ型栅构成MIS Γ型槽栅结构。

4.根据权利要求1至3之一的所述高耐压双栅极横向HEMT器件，其特征在于，所述p型埋层选用F⁺离子源注入缓冲层中形成。

5.根据权利要求1至3之一的所述高耐压双栅极横向HEMT器件，其特征在于，所述GaN沟道层的厚度为8~15nm；所述势垒层选用Al组分为1%~3%，厚度为15~30nm 的AlGaN势垒层；所述AlN插入层的厚度为1~2nm。

6.根据权利要求1至3之一的所述高耐压双栅极横向HEMT器件，其特征在于，所述高介电介质层选用HfO₂、Al₂O₃或TiO₂，其厚度为4~6nm。

7.根据权利要求1至3之一的所述高耐压双栅极横向HEMT器件，其特征在于，所述钝化层包括SiN_x、SiO₂、HfO₂或Al₂O₃。

8.根据权利要求1至3之一的所述高耐压双栅极横向HEMT器件，其特征在于，所述栅槽靠近所述源极。

9.一种高耐压双栅极横向HEMT器件的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

在衬底上外延生长GaN缓冲层；

在所述缓冲层的特定区域离子注入形成p型埋层；

在所述p型埋层以及缓冲层的表面依次外延生长GaN沟道层、AlN插入层和AlGaN势垒层形成叠层；

刻蚀该叠层的预定区域暴露部分p型埋层区域；

在p型埋层和AlGaN势垒层表面沉积钝化层；

刻蚀p型埋层表面的钝化层和势垒层表面的钝化层，形成栅极和源/漏极开孔；

沉积金属层形成欧姆接触的源/漏极和p型栅极，所述p型栅极与所述叠层之间设置有钝化层；

刻蚀源极和漏极之间的钝化层至势垒层中一定深度形成栅槽；

在栅槽内壁生长一定厚度的高介电介质层；

沉积金属层形成肖特基接触的Γ型栅，所述Γ型栅与所述源极和所述漏极之间设置有钝化层；

其中，所述特定区域是指，沿厚度方向上，p型埋层自所述缓冲层靠近沟道层的表面朝向缓冲层中远离所述沟道层的一侧延伸一定深度，沿长度方向上，p型埋层自p型栅极下方延伸至栅槽下方，p型埋层与GaN沟道层形成PN结；

在器件工作状态下，p型栅极接正电压，Γ型栅接正电压，源极接负电压，漏极接正电压，所述PN结正向导通；

在器件关断状态下，p型栅极接负电压，Γ型栅接负电压，源极接负电压，漏极接正电压，所述PN结反向截止。