【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于半导体，具体涉及一种具有阶梯型帽层和mis结构的p-ganhemt器件及其制备方法。
技术介绍
1、gan作为第三代半导体的代表之一，其禁带宽度大和击穿电压高等材料特性使其在功率半导体领域应用优势显著。gan hemt即algan/gan(铝镓氮/氮化镓)基高电子迁移率晶体管，其algan/gan异质结由于自发极化和压电极化的作用在界面形成了高浓度的二维电子气。
2、参考图1，图1是常规的p-gan hemt器件，在图1中栅极下方长一层p-gan，从而使器件达到常关型操作。然而常规结构的p-gan hemt器件的击穿电压仍然较低，无法支撑氮化镓材料在高压领域的应用。同时，栅正向击穿电压较小，长期可靠工作的最大栅极电压约为7v。另外，在栅金属与p-gan层之间插入等厚介质层形成的mis结构器件虽然可以增大栅压摆幅，但会使正向特性变差。
技术实现思路
1、为了解决现有技术中存在的上述问题，本专利技术提供了一种具有阶梯型帽层和mis结构的p-gan hemt器件及其制备方法。本专利技术要解决的技术问题通过以下技术方案实现：
2、第一方面，本专利技术提供了一种具有阶梯型帽层和mis结构的p-gan hemt器件，自下而上依次是衬底、gan缓冲层、gan沟道层和algan势垒层，在所述algan势垒层的栅极区域设置有阶梯型p-gan帽层，介质层与阶梯型p-gan帽层形成互补结构，在algan势垒层边缘两侧设置有源极和漏极，整个器件上方淀积有钝化层，在所述
3、第二方面，本专利技术提供了一种具有阶梯型帽层和mis结构的p-gan hemt器件的制备方法，包括：
4、步骤1，选取衬底，并在所述衬底上依次生长gan缓冲层、gan沟道层和algan势垒层；
5、步骤2，按照源端向漏端掺杂mg浓度递增的形式，在所述algan势垒层上生成掺杂mg浓度渐变的渐变p-gan层；
6、步骤3，在所述渐变p-gan层上去除栅极区域以外的区域；
7、步骤4，在所述渐变p-gan层的栅极区域下方刻蚀以形成阶梯型p-gan帽层；
8、步骤5，在所述阶梯型p-gan帽层上方淀积介电常数渐变的介质材料，使得形成的介质层与所述阶梯型p-gan帽层形成互补结构；
9、其中，所述介质材料包括sinx、sio2、al2o3、hfo2、aln、zro2和ta2o5；
10、步骤6，在所述algan势垒层上制作源极和漏极；
11、步骤7，在步骤6得到的结构上进行有源区台面隔离；
12、步骤8，在所述互补结构上淀积金属形成栅极；
13、步骤9，在步骤8得到的器件上淀积钝化层，得到具有阶梯型帽层和mis结构的p-gan hemt器件。
14、有益效果：
15、(1)本专利技术阶梯型p-gan帽层的掺杂浓度渐变，越薄的区域即靠近漏端区域的掺杂浓度更高，可以避免阶梯型p-gan帽层的厚度减小对阈值电压的影响，并且有助于提高栅击穿电压。
16、(2)本专利技术采用阶梯型p-gan帽层和介质层形成互补结构，介质层位于靠近漏端处，在器件关态下，沿栅漏方向的栅极下方介质层逐渐变厚，靠近漏极一侧的较厚的介质层分压更大，同时，栅极下方耗尽区沿栅漏方向曲率半径变大，从而削弱了电场拐角效应，减小栅靠近漏端的电场集中，大幅提升了器件的关态击穿电压，可达到2.56倍；
17、(3)本专利技术通过在栅金属与阶梯型p-gan帽层之间引入部分介质层，利用介质层的绝缘特性，调制栅极区域电场，增大栅极分压并减小p-gan层中的峰值电场，减小了栅极的正向泄漏电流，从而增大栅极击穿电压；
18、(4)本专利技术介质层采用变介电常数的介质层，较薄处使用介电常数较高的介质，介电常数越高的介质材料对栅极漏电流的抑制效果越好，阶梯型的介质层靠近源端的介质厚度较漏端薄，采用介电常数更高的介质材料可以减小漏电。
19、(5)本专利技术部分p-gan层仍然与栅极金属形成肖特基接触，从而保证了栅极下方的二维电子气浓度以及器件的栅控能力，很大程度上避免了正向特性降低等问题，进而保证了器件的跨导和正向输出电流。
20、以下将结合附图及实施例对本专利技术做进一步详细说明。
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1.一种具有阶梯型帽层和MIS结构的p-GaN HEMT器件，其特征在于，自下而上依次是衬底、GaN缓冲层、GaN沟道层和AlGaN势垒层，在所述AlGaN势垒层的栅极区域设置有阶梯型p-GaN帽层，介质层与阶梯型p-GaN帽层形成互补结构，在AlGaN势垒层边缘两侧设置有源极和漏极，整个器件上方淀积有钝化层，在所述互补结构上设置有栅极；所述阶梯型p-GaN帽层内掺杂有Mg离子，且浓度渐变；所述介质层的介电常数渐变。
2.一种具有阶梯型帽层和MIS结构的p-GaN HEMT器件的制备方法，其特征在于，包括：
3.根据权利要求2所述的具有阶梯型帽层和MIS结构的p-GaN HEMT器件的制备方法，其特征在于，步骤2包括：
4.根据权利要求2所述的具有阶梯型帽层和MIS结构的p-GaN HEMT器件的制备方法，其特征在于，步骤3包括：
5.根据权利要求4所述的具有阶梯型帽层和MIS结构的p-GaN HEMT器件的制备方法，其特征在于，所述渐变p-GaN层内Mg离子的掺杂浓度为1×1019～3×1019cm-3。
6.根据权利
7.根据权利要求2所述的具有阶梯型帽层和MIS结构的p-GaN HEMT器件的制备方法，其特征在于，步骤5包括：
8.根据权利要求2所述的具有阶梯型帽层和MIS结构的p-GaN HEMT器件的制备方法，其特征在于，步骤6包括：
9.根据权利要求2所述的具有阶梯型帽层和MIS结构的p-GaN HEMT器件的制备方法，其特征在于，步骤7包括：
10.根据权利要求2所述的具有阶梯型帽层和MIS结构的p-GaN HEMT器件的制备方法，其特征在于，步骤8包括：
...【技术特征摘要】
1.一种具有阶梯型帽层和mis结构的p-gan hemt器件，其特征在于，自下而上依次是衬底、gan缓冲层、gan沟道层和algan势垒层，在所述algan势垒层的栅极区域设置有阶梯型p-gan帽层，介质层与阶梯型p-gan帽层形成互补结构，在algan势垒层边缘两侧设置有源极和漏极，整个器件上方淀积有钝化层，在所述互补结构上设置有栅极；所述阶梯型p-gan帽层内掺杂有mg离子，且浓度渐变；所述介质层的介电常数渐变。
2.一种具有阶梯型帽层和mis结构的p-gan hemt器件的制备方法，其特征在于，包括：
3.根据权利要求2所述的具有阶梯型帽层和mis结构的p-gan hemt器件的制备方法，其特征在于，步骤2包括：
4.根据权利要求2所述的具有阶梯型帽层和mis结构的p-gan hemt器件的制备方法，其特征在于，步骤3包括：
5.根据权...
【专利技术属性】
技术研发人员：王冲，张世茵，马晓华，张阔，刘凯，郝跃，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：
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