[发明专利]调节式GaN器件及其制备方法

说明书

本发明提供一种调节式GaN器件及其制备方法，在确定了所述外延结构及制备工艺方案后，结合所述掩膜版可图形化所述P‑GaN层获得多个间隔设置的所述P‑GaN岛及位于所述P‑GaN岛之间的所述间隔通道，以提供双阈值GaN器件，从而通过对所述掩膜版的版图设计即可实现具有不同阈值电压、导通特性的GaN器件的制备，以便捷的满足芯片设计需求，免除重新定义外延结构、工艺等的成本与时间。

技术领域

本发明属于半导体制造技术领域，涉及一种调节式GaN器件及其制备方法。

背景技术

氮化镓（Gallium Nitride，GaN）作为第三代半导体材料，由于其禁带宽度大、击穿场强高、导热性优良、电子饱和速度大等特点，已成为被广泛深入研究和应用的半导体材料。

GaN器件阈值电压（Vth）及其导通特性通常是通过对外延结构、工艺设计进行定义，如外延结构中的势垒的厚度、组分、栅极金属的功函数等。一旦确定工艺设计，后期很难调整，要想获得不同的GaN器件阈值电压及导通特性，需要重新调整工艺涉及的外延结构及工艺方案，从而难以对GaN器件的阈值电压、导通特性进行调节，尤其是在单片晶圆上进行的调节。

因此，提供一种调节式GaN器件及其制备方法，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调节式GaN器件及其制备方法，用于解决现有技术中难以实现对GaN器件的阈值电压及导通特性进行调节的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种调节式GaN器件，所述调节式GaN器件包括：

衬底；

外延结构，所述外延结构位于所述衬底上，包括自下而上叠置的GaN沟道层、AlGaN势垒层及位于所述AlGaN势垒层上的多个间隔设置的P-GaN岛，其中，临近的所述P-GaN岛之间构成间隔通道，通过所述间隔通道及所述P-GaN岛提供具有Vth1及Vth2的双阈值GaN器件，且Vth1﹤0﹤Vth2；

栅电极，所述栅电极位于所述P-GaN岛上且与所述P-GaN岛对应设置；

栅金属互联结构，所述栅金属互联结构位于所述栅电极上，且所述栅金属互联结构电连接各所述栅电极。

可选地，所述外延结构还包括位于所述衬底与所述GaN沟道层之间的AlN缓冲层、位于所述GaN沟道层与所述AlGaN势垒层之间的AlN插入层及位于所述AlGaN势垒层与所述P-GaN岛之间的AlN刻蚀停止层中的一种或组合。

可选地，所述外延结构的厚度为100~650nm。

可选地，所述P-GaN岛的横截面形貌包括圆形、椭圆形及多边形中的一种或组合；所述间隔通道的横截面形貌包括直线形、S形、环形中的一种或组合。

可选地，所述P-GaN岛的长为0.5~1μm，宽为2~5μm，临近的所述P-GaN岛之间的所述间隔通道的宽为0.5~2μm。

本发明还提供一种调节式GaN器件的制备方法，包括以下步骤：

提供衬底；

于所述衬底上形成外延结构，所述外延结构包括自下而上叠置的GaN沟道层、AlGaN势垒层及位于所述AlGaN势垒层上的P-GaN层；

结合掩膜版，图形化所述P-GaN层，形成多个间隔设置的P-GaN岛，其中，临近的所述P-GaN岛之间构成间隔通道，通过所述间隔通道及所述P-GaN岛提供具有Vth1及Vth2的双阈值GaN器件，且Vth1﹤0﹤Vth2；

于所述P-GaN岛上形成与所述P-GaN岛对应设置的栅电极；

于所述栅电极上形成栅金属互联结构，且所述栅金属互联结构电连接各所述栅电极。