【技术实现步骤摘要】
本申请涉及gan器件，尤其涉及一种垂直型gan器件及其制备方法。
技术介绍
1、gan(氮化镓)材料作为第三代半导体材料的重要代表，具有禁带宽度大、击穿电场高及热导率高等特性，与si(硅)、ge(锗)相比，其可以使功率器件在更高温度下工作，并能承受更高的电压。相比于横向的gan，垂直型gan器件更易于实现高耐压和大电流，且不被表面陷阱态影响，性能较为稳定。
2、目前，垂直型gan器件的结构从下往上依次为漏极、n型衬底、n型gan外延层及电介质层，n型gan外延层中带有pn结，电介质层上表面设置源极和栅氧层，并在栅氧层上表面设置栅极。在前述垂直型gan器件中，栅氧层下表面的导电沟道中的载流子容易隧穿栅氧层，从而降低垂直型gan器件的可靠性。
3、综上所述，如何降低载流子隧穿栅氧层的概率，以提高垂直型gan器件的可靠性，是目前本领域技术人员亟待解决的技术问题。
技术实现思路
1、有鉴于此，本申请的目的是提供一种垂直型gan器件及其制备方法，用于降低载流子隧穿栅氧层的概率，以提高垂直型gan器件的可靠性。
2、为了实现上述目的，本申请提供如下技术方案：
3、一种垂直型gan器件，包括n型衬底、位于所述n型衬底下表面的漏极、位于所述n型衬底上表面的n型gan外延层、位于所述n型gan外延层上表面的电介质层，所述n型gan外延层中包含有从所述n型gan外延层上表面向下延伸且间隔排布的第一p型gan区域和第二p型gan区域，所述第一p型gan区域
4、所述电介质层上表面的预设区域设置有第一栅氧层，所述第一栅氧层上表面设置有栅极，所述栅极上方设置有第二栅氧层；所述预设区域与所述第一p型gan区域及所述第二p型gan区域相对应，所述第二栅氧层的厚度大于所述第一栅氧层的厚度，所述第一栅氧层和所述第二栅氧层包裹所述栅极；
5、所述电介质层上表面除所述预设区域之外的区域及所述第二栅氧层上表面设置有源极。
6、可选地，所述栅极为梯形体结构、凸面体结构或长方体结构，所述凸面体结构的底面为平面、顶面为凸面，所述栅极的最大宽度小于预设值。
7、可选地，当所述栅极为梯形体结构时，所述梯形体结构的顶面宽度为1μm-2μm、底面宽度为3μm-4μm；
8、当所述栅极为凸面体结构时，所述凸面体结构的顶面宽度小于底面宽度，所述凸面体结构的底面宽度为1μm-4μm；
9、当所述栅极为长方体结构时，所述长方体结构的宽度为1μm-4μm。
10、可选地，所述n型gan外延层的上表面为平面。
11、可选地，所述n型gan外延层上表面位于所述第一p型gan区域与所述第二p型gan区域之间的区域设置有凹槽，所述凹槽内包含有所述电介质层，所述第一栅氧层及所述栅极设置在所述凹槽内。
12、可选地，所述第一p型gan区域及所述第二p型gan区域均为倒梯形体结构。
13、可选地，所述n型衬底为n+型gan衬底，所述n型gan外延层为n-型gan外延层。
14、可选地，所述第一n型gan区域及所述第二n型gan区域均为n+型gan区域。
15、一种垂直型gan器件的制备方法，包括：
16、将晶圆制备成n型衬底，在所述n型衬底上表面制备n型gan外延层；
17、将第一光罩覆盖在所述n型gan外延层上表面，向所述n型gan外延层上表面指定区域注入p型掺杂离子，以在所述n型gan外延层上表面形成向下延伸且间隔排布的p型gan区域，并去除所述第一光罩；其中，每相邻两个所述p型gan区域形成一个目标单元，相邻两个所述目标单元未存在相同的所述p型gan区域；
18、将第二光罩覆盖在所述n型gan外延层上表面，向所述p型gan区域注入n型掺杂离子，以在所述p型gan区域内形成n型gan区域，并去除所述第二光罩；
19、在所述n型gan外延层上表面沉积电介质层，将第三光罩覆盖在所述电介质层上表面，在所述电介质层上表面的预设区域设置第一栅氧层，在所述第一栅氧层上表面沉积栅极，在所述栅极上方设置第二栅氧层，且去除所述第三光罩；所述预设区域与所述目标单元相对应，所述第二栅氧层的厚度大于所述第一栅氧层的厚度，所述第一栅氧层和所述第二栅氧层包裹所述栅极；
20、在所述电介质层上表面除所述预设区域之外的区域及所述第二栅氧层上表面设置源极，在所述n型衬底下表面设置漏极；
21、根据所述目标单元位置从上往下或从下往上切割，形成多个垂直型gan器件。
22、可选地，在所述第一栅氧层上表面沉积栅极，包括：
23、在所述第一栅氧层上表面沉积梯形体结构、凸面体结构或长方体结构的栅极；所述凸面体结构的底面为平面、顶面为凸面，所述栅极的最大宽度小于预设值。
24、本申请提供了一种垂直型gan器件及其制备方法，其中，该器件包括n型衬底、位于n型衬底下表面的漏极、位于n型衬底上表面的n型gan外延层、位于n型gan外延层上表面的电介质层，n型gan外延层中包含有从n型gan外延层上表面向下延伸且间隔排布的第一p型gan区域和第二p型gan区域，第一p型gan区域中包含第一n型gan区域，第二p型gan区域中包含有第二n型gan区域；电介质层上表面的预设区域设置有第一栅氧层，第一栅氧层上表面设置有栅极，栅极上方设置有第二栅氧层；预设区域与第一p型gan区域及第二p型gan区域相对应，第二栅氧层的厚度大于第一栅氧层的厚度，第一栅氧层和第二栅氧层包裹栅极；电介质层上表面除预设区域之外的区域及第二栅氧层上表面设置有源极。
25、本申请公开的上述技术方案，在垂直型gan器件中的栅极的下表面设置第一栅氧层，并在该栅极上方设置厚度大于第一栅氧层厚度的第二栅氧层，利用第一栅氧层和第二栅氧层包裹、覆盖整个栅极。通过在栅极上下表面均设置栅氧层来增加栅氧层的厚度，从而降低栅氧层被载流子隧穿的概率，降低隧穿电流的增加，进而提高垂直型gan器件的可靠性和稳定性。并且，通过使位于栅极上方的第二栅氧层的厚度大于位于栅极下方的第一栅氧层的厚度可以避免因栅氧层厚度增加而带来的启动电压增加的问题，使得以较小的开启电压即可实现对垂直型gan器件的控制，从而提高垂直型gan器件的灵敏度和驱动能力。而且，还通过将源极包裹在第二栅氧层外表面而提高第二栅氧层的可靠性，以便于提高垂直型gan器件的可靠性。
26、本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。
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1.一种垂直型GaN器件，其特征在于，包括n型衬底、位于所述n型衬底下表面的漏极、位于所述n型衬底上表面的n型GaN外延层、位于所述n型GaN外延层上表面的电介质层，所述n型GaN外延层中包含有从所述n型GaN外延层上表面向下延伸且间隔排布的第一p型GaN区域和第二p型GaN区域，所述第一p型GaN区域中包含第一n型GaN区域，所述第二p型GaN区域中包含有第二n型GaN区域；
2.根据权利要求1所述的垂直型GaN器件，其特征在于，所述栅极为梯形体结构、凸面体结构或长方体结构，所述凸面体结构的底面为平面、顶面为凸面，所述栅极的最大宽度小于预设值。
3.根据权利要求2所述的垂直型GaN器件，其特征在于，当所述栅极为梯形体结构时，所述梯形体结构的顶面宽度为1μm-2μm、底面宽度为3μm-4μm；
4.根据权利要求2或3所述的垂直型GaN器件，其特征在于，所述n型GaN外延层的上表面为平面。
5.根据权利要求2或3所述的垂直型GaN器件，其特征在于，所述n型GaN外延层上表面位于所述第一p型GaN区域与所述第二p型GaN区域之间的区域设
6.根据权利要求1所述的垂直型GaN器件，其特征在于，所述第一p型GaN区域及所述第二p型GaN区域均为倒梯形体结构。
7.根据权利要求1所述的垂直型GaN器件，其特征在于，所述n型衬底为n+型GaN衬底，所述n型GaN外延层为n-型GaN外延层。
8.根据权利要求1所述的垂直型GaN器件，其特征在于，所述第一n型GaN区域及所述第二n型GaN区域均为n+型GaN区域。
9.一种垂直型GaN器件的制备方法，其特征在于，包括：
10.根据权利要求9所述的垂直型GaN器件的制备方法，其特征在于，在所述第一栅氧层上表面沉积栅极，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种垂直型gan器件，其特征在于，包括n型衬底、位于所述n型衬底下表面的漏极、位于所述n型衬底上表面的n型gan外延层、位于所述n型gan外延层上表面的电介质层，所述n型gan外延层中包含有从所述n型gan外延层上表面向下延伸且间隔排布的第一p型gan区域和第二p型gan区域，所述第一p型gan区域中包含第一n型gan区域，所述第二p型gan区域中包含有第二n型gan区域；
2.根据权利要求1所述的垂直型gan器件，其特征在于，所述栅极为梯形体结构、凸面体结构或长方体结构，所述凸面体结构的底面为平面、顶面为凸面，所述栅极的最大宽度小于预设值。
3.根据权利要求2所述的垂直型gan器件，其特征在于，当所述栅极为梯形体结构时，所述梯形体结构的顶面宽度为1μm-2μm、底面宽度为3μm-4μm；
4.根据权利要求2或3所述的垂直型gan器件，其特征在于，所述n型gan外延层的上表面为平面。<...
【专利技术属性】
技术研发人员：廖刚，庞振江，李铮，占兆武，温雷，文豪，卜小松，黄首杰，
申请(专利权)人：深圳智芯微电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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