一種GaN器件及其制作方法
【技術領域】
[0001 ] 本發明涉及半導體制造領域，尤其涉及一種GaN器件及其制作方法。
【背景技術】
[0002]GaN作為寬禁帶半導體的典型代表，具有更寬的禁帶寬度、更高的飽和電子漂移速度、更高的臨界擊穿電場強度、更好的導熱性能，更重要的是GaN與AlGaN能夠形成AlGaN/GaN異質結，便于制作HEMT器件，實際上，GaN, A1N和AlxGai XN均為壓電材料。
[0003]在GaN器件實際工作中，GaN基HEML中AlGaN耗盡層形狀如下圖1所示。柵極正下方耗盡層電場線平直，在柵極邊緣處，耗盡層邊界發生彎曲，曲率很大，造成電場線向柵極偏漏極邊緣集中。
[0004]在實際使用中，GaN HEMT無論是微波射頻放大器件，還是電力電子器件，柵極在漏端的邊緣處，由于GaN逆壓電特性的緣故，較大電場強度，會造成較大的應力，嚴重時會導致裂紋的產生，使得GaN HEMT器件失效。，為了避免該GaN HEMT器件失效，可以對GaN HEMT器件進行監控，但無法直接在GaN上制作傳感器:，由于離2DEG溝道較近，影響GaN HEMT的正常工作狀態。
[0005]因此，現有技術中在GaN層中制作電極時，存在對GaN HEMT器件的工作狀態造成影響的技術問題。
【發明內容】
[0006]本發明通過提供一種GaN器件及其制作方法，在不影響該GaN器件的工作狀態下，實現GaN器件工作狀態的監控的技術效果。
[0007]本發明實施例的技術方案具體為:
[0008]—方面，本發明提供一種GaN器件，包括由下至上依次設置的襯底、A1N成核層、GaN過渡層、A1N隔離層、AlGaN勢皇層、GaN帽層，在所述GaN帽層上的器件區域設置的柵極、源極和漏極，在所述GaN帽層的器件區域兩側開設有凹槽，所述凹槽從所述GaN帽層的表面嵌入延伸至所述A1N成核層，所述凹槽內的A1N成核層上形成有電極。
[0009]進一步地，在所述器件區域上所述柵極位于源極和漏極之間。
[0010]進一步地，所述器件區域上還覆蓋有鈍化層，所述鈍化層覆蓋所述柵極、源極和漏極上。
[0011]進一步地，所述凹槽的寬度在lOOnm?100 μm之間，且所述凹槽距離所述器件區域的距離為lOOnm?100 μπι。
[0012]進一步地，在所述凹槽的Α1Ν成核層上注入有Ga或者In離子，利于歐姆接觸的制作。
[0013]進一步地，所述電極的材料為含有T1、Al、N1、Au的混合物，或者含有T1、Al、T1、Au的混合物，或者含有T1、Al、Mo、Au的混合物。
[0014]進一步地，所述襯底的材料為S1、SiC、GaN、金剛石中的任意一種。
[0015]進一步地，所述A1N成核層的厚度為50nm?500nm。
[0016]另一方面，本發明還提供了一種GaN器件的制作方法，包括如下內容:
[0017]在襯底上由下至上依次沉積形成A1N成核層、GaN過渡層、A1N隔離層、AlGaN勢皇層和GaN帽層，并在所述GaN帽層的器件區域上形成柵極、源極和漏極；
[0018]在所述GaN帽層的器件區域兩側的探測區域進行刻蝕形成凹槽，所述凹槽從所述GaN帽層的表面嵌入延伸至所述A1N成核層；
[0019]在所述凹槽內的A1N成核層上注入離子，利于歐姆接觸的制作；
[0020]在所述凹槽內的A1N成核層上制作電極，形成A1N壓電探測區。
[0021]本發明實施例中提供的一個或多個技術方案，至少具有如下技術效果或優點:
[0022]1、由于該GaN器件包括由下至上依次形成的襯底、A1N成核層、GaN過渡層、A1N隔離層、AlGaN勢皇層、GaN帽層，在GaN帽層上的器件區域設置的柵極、源極和漏極，在器件區域兩側的探測區域開設有凹槽，該凹槽從GaN帽層的表面嵌入延伸至A1N成核層，所述凹槽內的A1N成核層上形成有電極，進而實現了在不影響GaN器件正常工作的情況下，實現GaN器件工作狀態的監控。
[0023]2、由于GaN器件的集成度高，工藝簡單，可預警GaN器件局部電場過強，由于逆壓電效應造成的失效，確保通訊系統的正常運行。
【附圖說明】
[0024]圖1為現有技術中GaN基HEML中AlGaN耗盡層實際工作中電場分布的示意圖；
[0025]圖2為本發明實施例中GaN器件的結構示意圖；
[0026]圖3、圖4為本發明實施例中GaN器件的制作流程示意圖。
【具體實施方式】
[0027]本發明通過提供一種GaN器件及其制作方法，實現了能夠在GaN層中有效制作電極，從而達到不影響該GaN器件的工作狀態的技術效果。
[0028]為了解決上述技術問題，下面將結合說明書附圖以及具體的實施方式對上述技術方案進行詳細的說明。
[0029]本發明實施例提供了一種GaN器件，如圖2所示，包括由下至上依次設置的襯底
101、A1N成核層102、GaN過渡層103、A1N隔離層104、AlGaN勢皇層105、GaN帽層106，在該GaN帽層106上的器件區域設置的柵極G、源極S和漏極D，在該器件區域兩側的探測區域開設有凹槽107，該凹槽107從GaN帽層106的表面嵌入延伸至A1N成核層102，該凹槽107內的A1N成核層104上形成有電極108。
[0030]其中，該器件區域上的柵極G位于源極S和漏極D之間，該器件區域上還覆蓋有鈍化層109，該鈍化層109覆蓋在該柵極G、源極S和漏極D上。
[0031]上述凹槽107的寬度lOOnm?100 μπι之間，且凹槽107距離器件區域的距離為lOOnm?100 μ m。該凹槽107內的A1N成核層102上形成電極108之前，注入有Ga或者In離子。該電極109的材料為含有T1、Al、N1、Au的混合物，或者含有T1、Al、T1、Au的混合物，或者含有T1、Al、Mo、Au的混合物。在本發明實施例中就不具體贅述了。該襯底101的材料為S1、SiC、GaN、金剛石中的任意一種。該A1N成核層102的厚度為50nm?500nm。從而形成的GaN器件集成度高。在不影響該GaN器件的工作狀態下，實現該GaN工作狀態的監控。
[0032]另一方面，本發明實施例還提供了一種GaN器件的制作方法，首先制作外延片，在襯底101上由下至上依次沉積形成A1N成核層102、GaN過渡層103、A1N隔離層104、AlGaN勢皇層105和GaN帽層106，并在該GaN帽層106的器件區域上形成柵極G、源極S和漏極Do然后，在該器件區域上形成鈍化層109，該該鈍化層109覆蓋該柵極G、源極S和漏極D。如圖3所示。該襯底101的材料為S1、SiC、GaN、金剛石、Diamond中的任意一種，該A1N成核層102的厚度為50nm?500nmo
[0033]接著，在該GaN帽層106的器件區域兩側的探測區域進行刻蝕形成凹槽107，所述凹槽107從GaN帽層106的表面嵌入延伸至A1N成核層102。如圖4所示。
[0034]在具體的實施方式中，首先，在該GaN帽層106的器件區域兩側的探測區域進行光亥IJ，再進行干法刻蝕或者濕法刻蝕形成凹槽107，使得該凹槽107的底端到達該A1N成核層
102。該凹槽107寬度在lOOnm?100 μ m，且該凹槽107距離該器件區域的距離為lOOnm?1 μ m0
[0035]然后，在該凹槽107的A1N成核層102上注入離子。具體是注入Ga或者In的離子。該步驟是為了輔助形成歐姆電極。
[0036]因此，在注入離子之后，在該凹槽107內的A1N成核層102上制作電極108，電極108的材料可以為含有T1、Al、N1.Au的混合物，或者是含有T1、Al、T1.Au的混合物，或者含有T1、Al、Mo、Au的混合物，在本發明實施例中就不再詳細贅述了，如圖2所示。由此制作獲得的GaN器件能夠探測的信號包括電壓、電流，電阻。
[0037]由此獲得的GaN器件可以在不影響GaN器件正常工作的情況下，實現GaN器件工作狀態的監控，同時，該器件集成度高、工藝簡單，可預警GaN器件局部電場過強，確保通訊系統的正常運行。
[0038]盡管已描述了本發明的優選實施例，但本領域內的技術人員一旦得知了基本創造性概念，則可對這些實施例作出另外的變更和修改。所以，所附權利要求意欲解釋為包括優選實施例以及落入本發明范圍的所有變更和修改。
[0039]顯然，本領域的技術人員可以對本發明進行各種改動和變型而不脫離本發明的精神和范圍。這樣，倘若本發明的這些修改和變型屬于本發明權利要求及其等同技術的范圍之內，則本發明也意圖包含這些改動和變型在內。
【主權項】
1.一種GaN器件，其特征在于，包括由下至上依次設置的襯底、A1N成核層、GaN過渡層、A1N隔離層、AlGaN勢皇層、GaN帽層，在所述GaN帽層上的器件區域設置的柵極、源極和漏極，在所述GaN帽層的器件區域兩側的探測區域開設有凹槽，所述凹槽從所述GaN帽層的表面嵌入延伸至所述A1N成核層，所述凹槽內的A1N成核層上形成有電極。2.根據權利要求1所述的GaN器件，其特征在于，所述柵極位于源極和漏極之間。3.根據權利要求1所述的GaN器件，其特征在于，所述器件區域上還覆蓋有鈍化層，所述鈍化層覆蓋所述柵極、源極和漏極上。4.根據權利要求1所述的GaN器件，其特征在于，所述凹槽的寬度在lOOnm?100μπι之間，且所述凹槽距離所述器件區域的距離為lOOnm?100 μπι。5.根據權利要求1所述的GaN器件，其特征在于，在所述凹槽的A1N成核層上注入有Ga或者In離子。6.根據權利要求1所述的GaN器件，其特征在于，所述電極的材料為含有T1、Al、N1、Au的混合物，或者含有T1、Al、T1、Au的混合物，或者含有T1、Al、Mo、Au的混合物。7.根據權利要求1所述的GaN器件，其特征在于，所述襯底的材料為S1、SiC、GaN、金剛石中的任意一種。8.根據權利要求1所述的GaN器件，其特征在于，所述A1N成核層的厚度為50nm?500nmo9.一種根據權利要求1-6任一項所述的GaN器件的制作方法，其特征在于，包括如下內容: 在襯底上由下至上依次沉積形成A1N成核層、GaN過渡層、A1N隔離層、AlGaN勢皇層和GaN帽層，并在所述GaN帽層上的器件區域形成柵極、源極和漏極； 在所述GaN帽層的器件區域兩側區域進行刻蝕形成凹槽，所述凹槽從所述GaN帽層的表面嵌入延伸至所述A1N成核層； 在所述凹槽內的A1N成核層上注入離子； 在所述凹槽內的A1N成核層上制作電極，形成A1N壓電探測區。
【專利摘要】本發明涉及半導體制造領域，通過提供一種GaN器件及其制作方法，該器件包括由下至上依次設置的襯底、AlN成核層、GaN過渡層、AlN隔離層、AlGaN勢壘層、GaN帽層，在所述GaN帽層上的器件區域設置的柵極、源極和漏極，在所述GaN帽層的器件區域兩側的探測區域開設有凹槽，所述凹槽從所述GaN帽層的表面嵌入延伸至所述AlN成核層，所述凹槽的AlN成核層上形成有電極，從而在不影響該GaN器件的工作狀態下，實現GaN器件工作狀態的監控的技術效果。
【IPC分類】H01L21/335, H01L29/778
【公開號】CN105244378
【申請號】CN201510791720
【發明人】陳一峰
【申請人】成都嘉石科技有限公司
【公開日】2016年1月13日
【申請日】2015年11月17日