[发明专利]一种抗单粒子效应的高电子迁移率晶体管及其制备方法

说明书

本申请实施例涉及半导体器件技术领域，特别涉及一种抗单粒子效应的高电子迁移率晶体管及其制备方法，包括：衬底以及依次堆叠在衬底上的成核层、缓冲层、沟道层和势垒层；位于势垒层上的源极和漏极，且源极和漏极分别与势垒层形成欧姆接触；位于势垒层上的氮化物层，且氮化物层位于源极和漏极之间；位于氮化物层两侧的增强钝化层，增强钝化层覆盖氮化物层的侧壁和至少部分顶壁；位于氮化物层上的栅极，栅极的底部与增强钝化层接触，且栅极的底部与氮化物层形成欧姆接触或肖特基接触。本申请实施例能够解决现有的高电子迁移率晶体管在长时间的辐照环境下单粒子烧毁加速导致的器件发生提前击穿的问题。

技术领域

本申请实施例涉及半导体器件技术领域，特别涉及一种抗单粒子效应的高电子迁移率晶体管及其制备方法。

背景技术

氮化镓(GaN)作为第三代半导体材料的代表，相比硅或砷化镓，具有宽带隙、优越的抗辐噪性、高雪崩击穿电场、良好的热传导率以及强场下高电子漂移速率等众多优良特性，因此，GaN基功率器件被广泛应用于激光、LED、微波、射频等领域中。高电子迁移率晶体管(High Electron Mobility Transistor，HEMT)是一种异质结场效应晶体管，由于高迁移率的二维电子气(2DEG)存在于异质结中，使HEMT器件具有高频、大功率、耐高温、抗辐射能力强等优越性能。

目前，在高电子迁移率晶体管HEMT的氮化物层两侧通常采用设置一层钝化层来增强HEMT的抗单粒子效应的能力。然而，高电子迁移率晶体管在承受单粒子效应时不仅氮化物层边缘会有较高的峰值电场，同时氮化物层周围的钝化层也同样承受着高峰值电场。高电子迁移率晶体管HEMT在长时间的辐照环境下很容易超过钝化层的临界击穿电场，从而加速单粒子烧毁，导致HEMT器件发生提前击穿的问题。

发明内容

本申请实施例提供一种抗单粒子效应的高电子迁移率晶体管及其制备方法，增强氮化物两侧的临界击穿电场，以提高电子迁移率晶体管抗单粒子效应的能力。

为解决上述技术问题，本申请实施例提供一种抗单粒子效应的高电子迁移率晶体管，包括：衬底以及依次堆叠在衬底上的成核层、缓冲层、沟道层和势垒层；位于势垒层上的源极和漏极，且源极和漏极分别与势垒层形成欧姆接触；位于势垒层上的氮化物层，且氮化物层位于源极和漏极之间；位于氮化物层两侧的增强钝化层，增强钝化层覆盖氮化物层的侧壁和至少部分顶壁；位于氮化物层上的栅极，栅极的底部与增强钝化层接触，且栅极的底部与氮化物层形成欧姆接触或肖特基接触。

一些示例性实施例中，增强钝化层的材料包括HfO₂、TiO₂、ZrO₂、Y₂O₃、La₂O₃、Ta₂O₅、SiO₂、Si₃N₄中的一种。

一些示例性实施例中，沿栅极指向氮化物层的方向，增强钝化层的高度为90nm～400nm。

一些示例性实施例中，氮化物层的材料包括P型氮化镓或P型氮化铝。

一些示例性实施例中，上述抗单粒子效应的高电子迁移率晶体管还包括：第一钝化层，第一钝化层位于氮化物层靠近源极一侧的增强钝化层和源极之间；第二钝化层，第二钝化层位于氮化物层靠近漏极一侧的增强钝化层和漏极之间。

一些示例性实施例中，增强钝化层的材料的临界击穿电场强度大于第一钝化层的材料的临界击穿电场强度，且增强钝化层的材料的临界击穿电场强度大于第二钝化层的材料的临界击穿电场强度。