[发明专利]高电子迁移率晶体管芯片及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高电子迁移率晶体管芯片及其制备方法，属于半导体光电技术领域。p‑GaN盖帽层包括依次层叠在AlGaN层上的第一子层部分与第二子层部分。覆盖AlGaN层远离衬底的表面的第一子层部分的厚度为0.5～5nm。该层不会对下层AlGaN层与GaN沟道层界面处的二维电子气造成影响；第二子层部分叠加在第一子层部分的位置厚度较大，与下层AlGaN层形成PN节，耗尽下层AlGaN层与GaN沟道层异质结处的二维电子气，增强器件可靠性。得到的高电子迁移率晶体管的质量较好，不需要额外在HEMT的栅极施加负压关断HEMT，可以得到较为稳定且便于使用的HEMT。

技术领域

本发明涉及半导体光电技术领域，特别涉及一种高电子迁移率晶体管芯片及其制备方法。

背景技术

HEMT(High Electron Mobility Transistor，高电子迁移率晶体管)是一种异质结场效应晶体管，其广泛应用于各种电器内。HEMT芯片是制备电子电力器件的基础。HEMT芯片包括栅极、源极、漏极与外延片，外延片通常包括衬底以及层叠在衬底上的应力释放层、GaN沟道层、AlGaN层与p-GaN盖帽层，栅极设置在p-GaN盖帽层上，源极与漏极分别位于p-GaN盖帽层两侧的AlGaN层上。

HEMT外延片在制备过程中，会将p-GaN盖帽层刻蚀部分并露出AlGaN层的部分表面，以释放因P-GaN存在而耗尽的AlGaN/GaN界面处的二维电子气。p-GaN盖帽层刻蚀到将AlGaN层的表面暴露在空气中的程度，AlGaN层的表面与空气接触会形成高密度表面态，高密度表面态在器件使用过程中将俘获电子形成虚栅等不利因素，极大影响器件性能。

发明内容

本发明实施例提供了一种高电子迁移率晶体管芯片及其制备方法，能够制备得到性能稳定且便于使用的HEMT。所述技术方案如下：

本发明实施例提供了一种高电子迁移率晶体管芯片，

所述高电子迁移率晶体管芯片包括栅极、源极、漏极与外延片，所述外延片包括衬底以及层叠在所述衬底上的应力释放层、GaN沟道层、AlGaN层与p-GaN盖帽层，

所述p-GaN盖帽层包括依次层叠在所述AlGaN层上的第一子层部分与第二子层部分，所述第一子层部分覆盖所述AlGaN层远离所述衬底的表面，所述第一子层部分的厚度为0.5～5nm，所述第二子层部分在所述衬底的表面的正投影，小于所述第一子层在所述衬底的表面的正投影。

所述栅极层叠在所述第二子层部分上，所述源极与所述漏极分别位于所述第二子层部分两侧的所述第一子层部分上。

可选地，所述第二子层部分的厚度与所述第一子层部分的厚度的比值为1/200～1/12。

可选地，所述外延片还包括层叠在所述第一子层部分与所述第二子层部分上的钝化层，

所述第二子层部分的侧壁与所述第一子层部分远离所述衬底的表面之间的夹角为30～70°。

可选地，所述第一子层部分的表面与所述第二子层部分的表面均具有氮等离子体钝化结构。

本公开实施例提供了一种高电子迁移率晶体管芯片的制备方法，所述制备方法用于制备如前所述的高电子迁移率晶体管芯片，所述制备方法包括：

提供一高电子迁移率晶体管外延结构，所述高电子迁移率晶体管外延结构包括衬底以及层叠在所述衬底上的应力释放层、GaN沟道层、AlGaN层与p-GaN膜层；

处理所述p-GaN膜层以得到p-GaN盖帽层，所述p-GaN盖帽层包括依次层叠在所述AlGaN层上的第一子层部分与第二子层部分，所述第一子层部分覆盖所述AlGaN层远离所述衬底的表面，所述第一子层部分的厚度为0.5～5nm，所述第二子层部分在所述衬底的表面的正投影，小于所述第一子层在所述衬底的表面的正投影；