[发明专利]GaN器件及制备方法

说明书

本发明提供一种GaN器件及制备方法，GaN器件中包括衬底、第一势垒层、第二势垒层、单层石墨烯薄膜、SiN钝化层及电极，其中，单层石墨烯薄膜位于漏极下方，且单层石墨烯薄膜的长度L_g与漏极的长度L_D及栅漏间距L_G‑D的关系为L_DL_g(L_G‑D+L_D)；本发明通过在GaN器件的漏极区插入具有零禁带宽度、高导电及可作为金属层使用的单层石墨烯薄膜，可以吸收单粒子辐照过程中产生的电子、空穴对，以构成抗辐照单层石墨烯薄膜，从而可避免载流子不断积累而导致GaN器件的击穿，且插入在漏极区的单层石墨烯薄膜，可同时增强GaN器件的散热，从而避免热量在栅‑漏区的积累，以使得GaN器件具有良好的散热性及可靠性。

技术领域

本发明属于半导体技术领域，涉及一种GaN器件及制备方法。

背景技术

作为第三代半导体材料的代表，氮化镓(GaN)具有如高临界击穿电场、高电子迁移率、高二维电子气浓度和良好的高温工作能力等许多优良的特性。因此，基于GaN的第三代半导体器件，由于其高耐压、大功率的特性，现广泛应用于如基站、通讯、雷达、卫星、导航系统等中。

由于GaN器件没有氧化层，因此可以免于总剂量效应影响，但当将GaN器件应用于如卫星、导航系统中时，难以避免会受到辐照影响，会使GaN器件受到单粒子影响，而导致GaN器件的击穿，即单粒子击穿SEB(single event breakdown)。

因此，提供一种新型的GaN器件及制备方法，实属必要。

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GaN器件及制备方法，用于解决现有技术中GaN器件的抗单粒子辐照的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种GaN器件及制备方法，包括以下步骤：

提供衬底；

于所述衬底上形成异质外延叠层，所述异质外延叠层包括GaN沟道层及第一势垒层；

于所述第一势垒层上形成单层石墨烯薄膜；

图形化所述单层石墨烯薄膜，显露部分所述第一势垒层；

形成第二势垒层，所述第二势垒层覆盖所述单层石墨烯薄膜及第一势垒层；

形成SiN钝化层，所述SiN钝化层覆盖所述第二势垒层；

形成电极，所述电极贯穿所述SiN钝化层，所述电极包括源极、漏极及栅极，且所述单层石墨烯薄膜位于所述漏极下方，所述单层石墨烯薄膜的长度L_g与所述漏极的长度L_D及栅漏间距L_G-D的关系为L_DL_g(L_G-D+L_D)。

可选地，所述SiN钝化层为原位SiN钝化层，所述原位SiN钝化层的厚度为50nm～300nm。

可选地，于所述第一势垒层上形成单层石墨烯薄膜的方法包括薄膜转移法。

可选地，所述异质外延叠层包括位于所述衬底与所述GaN沟道层之间的缓冲层，所述缓冲层包括AlGaN缓冲层及GaN缓冲层中的一种或组合。

可选地，所述第一势垒层包括AlN势垒层、AlGaN势垒层、InAlN势垒层或InAlGaN势垒层；所述第二势垒层包括AlN势垒层、AlGaN势垒层、InAlN势垒层或InAlGaN势垒层。

可选地，位于所述单层石墨烯薄膜下表面的所述第一势垒层与位于所述单层石墨烯薄膜上表面的所述第二势垒层具有相同的材质及厚度。