[发明专利]一种高耐压增强型HEMT器件及其制备方法

说明书

本发明提供了一种高耐压增强型HEMT器件及其制备方法，涉及HEMT器件领域。该HEMT器件包括自下而上依次设置的衬底、GaN缓冲层、GaN沟道层、AlN插入层和AlGaN势垒层，AlGaN势垒层的上侧设有钝化层、阶梯型栅极和Γ型栅场板；AlGaN势垒层的一侧边缘设有源极，AlGaN势垒层的另一侧边缘设有漏极，钝化层位于AlGaN势垒层的中部区域，GaN沟道层靠近源极设有阶梯结构；阶梯型栅极设于对应阶梯结构的上侧，阶梯型栅极包括自下而上依次分布的P－GaN层、栅介质层和金属层，P－GaN层、栅介质层和金属层共同形成台阶底面，台阶底面与阶梯结构凹凸配合；金属层凸出于钝化层的上侧，Γ型栅场板设于钝化层的上侧，Γ型栅场板与阶梯型栅极的金属层并列布置，且Γ型栅场板朝靠近漏极一侧延伸。

技术领域

本发明涉及HEMT器件技术领域，特别是涉及一种高耐压增强型HEMT器件及其制备方法。

背景技术

高电子迁移率晶体管的英文简称为HEMT器件，其基本结构为调制掺杂异质结。特别是，对于ALGaN/GaN异质结界面上存在高浓度的二维电子气(2DEG)，在未加偏置时器件就已导通，器件电路的安全性差。

为了提高HEMT器件的阈值电压，如申请公布号为CN105448975A、申请公布日为2016.03.30的中国发明专利申请公开了一种复合阶梯栅浮空场板槽栅HEMT器件及其制备方法，具体包括从下而上依次复合的衬底、GaN缓冲层、AlN隔离层、GaN沟道层、AlGaN本征层和AlGaN掺杂层，掺杂层之上的两端分别设有源电极和漏电极，在栅电极和漏电极中间的AlGaN掺杂层设有LiF层和阶梯浮空阶梯栅场板，阶梯从栅极到漏极方向逐渐升高；在该LiF层与栅电极之间设有有机绝缘介质层，在有机绝缘介质层的源极一侧设有栅极槽，栅极槽内和有机绝缘介质层的上面设有ITO栅场板。

现有技术中的复合阶梯栅浮空场板槽栅HEMT器件使用了有机绝缘介质和ITO形成的偶极子层，降低了该区域正下方2DEG的浓度，改变了栅漏区域的电场分布，提高了器件的击穿电压。由于仅改变了器件的局部击穿特性，现有HEMT器件整体的阈值电压低，依然存在器件电路的安全性差的问题。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种高耐压增强型HEMT器件及其制备方法，以解决现有HEMT器件整体的阈值电压低，存在器件电路的安全性差的问题。

本发明的高耐压增强型HEMT器件的技术方案为：

高耐压增强型HEMT器件包括自下而上依次设置的衬底、GaN缓冲层、GaN沟道层、AlN插入层和AlGaN势垒层，所述AlGaN势垒层的上侧设有钝化层、阶梯型栅极和Γ型栅场板；

所述AlGaN势垒层的一侧边缘设有源极，所述AlGaN势垒层的另一侧边缘设有漏极，所述钝化层位于所述AlGaN势垒层的中部区域，所述GaN沟道层靠近所述源极设有阶梯结构，所述阶梯结构由所述源极至所述漏极方向呈逐级升高设置；

所述阶梯型栅极设于对应所述阶梯结构的上侧，所述阶梯型栅极包括自下而上依次分布的P－GaN层、栅介质层和金属层，所述P－GaN层、所述栅介质层和所述金属层共同形成台阶底面，所述台阶底面与阶梯结构凹凸配合；

所述金属层凸出于所述钝化层的上侧，所述Γ型栅场板设于所述钝化层的上侧，所述Γ型栅场板与所述阶梯型栅极的金属层并列布置，且所述Γ型栅场板朝靠近所述漏极一侧延伸。

进一步的，所述阶梯结构为三层阶梯结构，其包括第一阶层、第二阶层和第三阶层，所述第一阶层靠近所述源极布置，所述第三阶层远离所述源极布置，所述第二阶层介于所述第一阶层和所述第三阶层之间；

所述P－GaN层设于所述第一阶层的上侧，所述栅介质层设于所述P－GaN层和所述第二阶层的上侧。