【技术实现步骤摘要】
本专利技术具体涉及一种包含可变多电势场板的高电子迁移率晶体管(hemt)的器件的制备方法以及由该制备方法制备得到的器件。
技术介绍
1、gan作为第三代半导体材料，相比第一代si、第二代gaas具有显著优势。algan/ganhemt具有大的能带隙、高峰值饱和电子速度、高浓度二维电子气及较高的电子迁移率，使得algan/gan hemt广泛应用于rf(射频)、微波、功率开关电源等领域。
2、algan/gan hemt属于平面沟道场效应晶体管。漏电极施加高电压时，栅电极边缘靠近漏电极的一侧会产生大的电场尖峰，进而导致局部介质层退化，引起经时击穿，严重影响器件可靠性。为解决严重的电场尖峰问题，现有技术普遍采用栅电极位置放置一个或多个场板，抑制尖峰高度，提高器件可靠性。
3、业内场板的电连接主要有与栅电极连接的栅场板和与源电极连接的源场板，实现方式上主要有多台阶结构或倾斜的结构。现行的诸多方案，本质上是通过逐渐增加场板与二维电子气间距，逐渐降低电容，从而在总电荷量不变的情况下逐渐提高关断电压，最终形成电场梯度。
4、如公告号为cn1938859b、名称为具有场板的宽能带隙晶体管装置的中国专利技术专利，其公开的技术方案即为目前业内普遍采用的场板结构，其通过多次介质层形成多个高度的场板，主要存在的问题是：1、为了形成梯度的场板，需增加2～5步工序，工艺复杂；2、介质层承受高的电场强度，容易造成器件可靠性失效；3、电场强度大，易造成介质层俘获电荷进而动态电阻升高；4、由于场板的电势固定，漏端电压在一定值
5、又如公告号为cn104332498b、名称为一种斜场板功率器件及斜场板功率器件的制备方法的中国专利技术专利，通过倾斜场板改变了场板形成方式。优化电场分布，解决多场板制备工艺复杂问题，主要存在的问题是：1、介质层承受高的电场强度，容易造成器件可靠性失效；2、电场强度造成介质层俘获电荷进而动态电阻升高；3、形成缓的倾斜角，这种工艺本身实现较难，重复性较差；4、由于场板的电势固定，漏端电压在一定值以上，场板下的电场强度不再变化，仅场板末端与漏电极之间电场强度随漏端电压增加而增加，使耐高压范围受限。
6、可见，现有的algan/gan hemt的平面沟道结构以及多场板的引入引起了诸多问题：为了器件能承受高压，需要多个场板抑制电压尖峰。目前业内采用的场板有栅场板和源场板，但由于场板电势等于栅电势或者等于源电势，因此均会与场板下方二维电子气形成很大的电势差，而造成器件失效的绝大部分原因均在此处，主要为介质层承受高电场强度容易造成器件可靠性失效；同时高电场强度造成介质层俘获电荷进而动态电阻升高；另外固定的场板电势，使得漏端电压在一定值以上时，场板下的电场强度不再变化，仅场板末端与漏电极之间电场强度随漏端电压增加而增加，使耐高压范围受限。因此，场板的更优实现方式是algan/gan hemt亟需解决的关键问题。
技术实现思路
1、鉴于此，为了克服现有技术的缺陷，本专利技术的目的是提供一种改进的器件结构的制备方法，制备得到的器件包括通过设置电阻形成含有可变多电势的场板结构。
2、为了达到上述目的，本专利技术采用以下的技术方案：
3、一种含可变电势多场板结构的器件，包括漏电极、源电极、栅电极、多个电阻、多个场板以及由下至上依次设置的衬底、叠层结构和介电层，所述漏电极、源电极位于所述叠层结构和介电层中，所述栅电极位于所述介电层中，所述电阻的数量与所述场板的数量相等，相邻所述电阻通过电阻电极串联连接；多个场板包括第一场板和剩余场板，所述第一场板与栅电极连接；每个所述剩余场板和漏电极分别连接有一个电阻电极，剩余一个所述电阻电极与所述源电极或栅电极连接。即本专利技术中的重要结构特征为在栅电极与漏电极之间或者源电极与漏电极之间用多个剩余场板通过串联的电阻和电阻电极连接，实现多个场板根据阻值而自动匹配渐变的电压。
4、根据本专利技术的一些优选实施方面，多个所述场板位于同一层高度上。优选地，多个所述场板均位于所述介电层的上方。
5、根据本专利技术的一些优选实施方面，所述叠层结构包括由下至上依次设置的成核层、缓冲层、沟道层和势垒层，所述电阻电极、漏电极、源电极位于所述势垒层和介电层中。
6、所述电阻通过如下方法制备得到：所述电阻通过如下方法制备得到：在所述势垒层上进行图形化处理，并注入离子材料，形成电性隔离区域，所述电性隔离区域外保留用于形成所述电阻的导电区域，所述电性隔离区域位于相邻所述电阻之间和电阻与未连接的电极之间。
7、根据本专利技术的一些优选实施方面，每个对应所述电阻的导电区域宽度50～2000nm，长度1～1e6um；每个所述电阻的阻值为1e2～5e8ω。
8、根据本专利技术的一些优选实施方面，所述场板的数量为3-11个，所述电阻的数量为3-11个，所述电阻电极的数量为4-12个。在一些实施例中，所述场板的数量为3-4个，所述电阻的数量为3-4个，所述电阻电极的数量为4-5个。
9、根据本专利技术的一些优选实施方面，所述剩余场板为两个，包括第二场板和第三场板，所述电阻电极为四个，所述栅电极或第一场板、第二场板、第三场板、漏电极分别与一个电阻电极连接，相邻所述电阻电极之间设置有电阻。
10、根据本专利技术的一些优选实施方面，所述剩余场板为两个，包括第二场板和第三场板，所述电阻电极为四个，所述源电极、第二场板、第三场板、漏电极分别与一个电阻电极连接，相邻所述电阻电极之间设置有电阻。
11、根据本专利技术的一些优选实施方面，所述剩余场板为三个，包括第二场板、第三场板和第四场板，所述电阻电极为五个，所述栅电极、第二场板、第三场板、第四场板、漏电极分别与一个电阻电极连接，相邻所述电阻电极之间设置有电阻。
12、根据本专利技术的一些优选实施方面，所述电阻为设置在所述器件外的外接电阻，所述栅电极或源电极、剩余场板、漏电极分别与串联的外接电阻的不同电势的电阻电极连接。
13、即本专利技术中的电阻，可以通过注入离子材料后保留对应的导电区域后形成，也可以采用外接电阻的形式。只需要保证每个剩余场板和漏电极分别连接有一个电阻，同时源电极或栅电极连接有一个电阻即可，以实现自行梯度匹配的可变多电势。
14、本专利技术还提供了一种上述的器件的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
15、在所述衬底上进行氮化物外延生长，依次形成成核层、缓冲层、沟道层和势垒层，所述成核层、缓冲层、沟道层和势垒层构成所述叠层结构；
16、在所述势垒层上，进行图形化处理，并注入离子材料，形成电性隔离区域，所述电性隔离区域外保留用于形成所述电阻的导电区域；
17、在所述势垒层上，刻蚀形成源电极孔、漏电极孔以及多个电阻电极孔；
18、在所述源电极孔、漏电极孔中填充金属，分别形成所述源电极和漏电极，并进本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种含可变电势多场板结构的器件的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述电阻的制备包括如下步骤：
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，对应每个所述电阻的导电区域宽度50～2000nm，长度1～1e6um；每个所述电阻的阻值为1e2～5e8Ω。
4.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述注入的材料包括N、O、He离子。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述场板的数量为3-11个，所述电阻的数量为3-11个，所述电阻电极的数量为4-12个。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述叠层结构的材质为III族氮化物，包括GaN、AlGaN、AlN、AlGaNInN；所述金属包括Ti、Al、TiN、Au、AlCu、AlSiCu中的一种或多种组合；所述介电层的材质包括SiN、SiO2、SiON、Al2O3中的一种或多种组合。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述填充方式包括注入、溅射。
8.根据
9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述叠层结构包括由下至上依次设置的成核层、缓冲层、沟道层和势垒层。
10.一种根据权利要求1-9任意一项所述的制备方法制备得到的器件。
...【技术特征摘要】
1.一种含可变电势多场板结构的器件的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述电阻的制备包括如下步骤：
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，对应每个所述电阻的导电区域宽度50～2000nm，长度1～1e6um；每个所述电阻的阻值为1e2～5e8ω。
4.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述注入的材料包括n、o、he离子。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述场板的数量为3-11个，所述电阻的数量为3-11个，所述电阻电极的数量为4-12个。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述叠层结构的材质为iii族氮化物，包括ga...
【专利技术属性】
技术研发人员：任永硕，王荣华，梁辉南，
申请(专利权)人：润新微电子大连有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。