[發(fā)明專利]柵極與源漏極異面的GaN基HEMT的結(jié)構(gòu)及其制作方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510524897.2
• 申請(qǐng)日: 2015-08-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105047709A
• 公開(kāi)（公告）日: 2015-11-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 程哲;張韻;張連
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體研究所
• 主分類號(hào): H01L29/778
• 分類號(hào): H01L29/778;H01L21/335;H01L29/417;H01L29/423
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司 11021
• 代理人: 任巖

1.一種柵極與源漏極異面的GaN基HEMT的結(jié)構(gòu)，包括位于襯底上的GaN基HEMT外延結(jié)構(gòu)(1)、(2)，在所述外延結(jié)構(gòu)上具有柵極(4)、源源極(6)、漏電極(7)，其中在柵極(4)與外延結(jié)構(gòu)之間存在一個(gè)介質(zhì)層(3)，在柵極(4)上表面存在一個(gè)電鍍銅襯底(5)，柵極(4)處于器件的上表面，而源漏電極(6)則處于器件的下表面(外延方向?yàn)樯?，轉(zhuǎn)移襯底處于柵極(4)的上表面，其中，柵極(4)處于不同于源漏極(6)所在平面的另一平面，可以用于實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)型或耗盡型GaN基HEMT。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柵極與源漏極異面的GaN基HEMT的結(jié)構(gòu)，其特征在于，其中所述GaN基HEMT外延結(jié)構(gòu)為耗盡型HEMT結(jié)構(gòu)，從下往上依次包括襯底、GaN基緩沖層、GaN基溝道層和GaN基勢(shì)壘層。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柵極與源漏極異面的GaN基HEMT的結(jié)構(gòu)，其特征在于，其中所述GaN基HEMT外延結(jié)構(gòu)為增強(qiáng)型HEMT結(jié)構(gòu)，從下往上依次包括襯底、GaN基緩沖層、GaN基溝道層、GaN基勢(shì)壘層和p-GaN層。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柵極與源漏極異面的GaN基HEMT的結(jié)構(gòu)，其特征在于，其中電極金屬與轉(zhuǎn)移襯底是使用Ni、Al、Au、Pt、Ti、Cr或Cu金屬或其復(fù)合金屬體系制作，電極金屬俯視面積小于器件橫截面積，厚度范圍在10到3000nm之間，轉(zhuǎn)移襯底厚度范圍在100到400um之間。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柵極與源漏極異面的GaN基HEMT的結(jié)構(gòu)，其特征在于，其中所述介質(zhì)層材料為Al₂O₃、SiO₂、HfO₂、HfTiO、ZrO₂、SiN_x、SiNO或MgO。

6.一種如權(quán)利要求1所述的柵極與源漏極異面的GaN基HEMT的制作方法，包括如下步驟：

步驟1.在襯底表面外延生長(zhǎng)GaN基HEMT外延結(jié)構(gòu)；

步驟2.在勢(shì)壘層上表面外延方向?yàn)樯现谱鹘橘|(zhì)層；

步驟3.在介質(zhì)層表面制作一個(gè)金屬電極作為柵極，并制作一個(gè)厚導(dǎo)電層作為轉(zhuǎn)移襯底；

步驟4.在溝道層下表面外延方向?yàn)樯现谱鲀蓚€(gè)電極，作為源極與漏極，其中，柵極處于不同于源漏極所在平面的另一平面。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的柵極與源漏極異面的GaN基HEMT的制作方法，其特征在于，其中所述襯底的材料為藍(lán)寶石或氮化鎵。

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的柵極與源漏極異面的GaN基HEMT的制作方法，其特征在于，其中所述介質(zhì)層的材料為Al₂O₃、SiO₂、HfO₂、HfTiO、ZrO₂、SiN_x、SiNO或MgO。

9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的柵極與源漏極異面的GaN基HEMT的制作方法，其特征在于，其中電極金屬與轉(zhuǎn)移襯底是使用Ni、Al、Au、Pt、Ti、Cr或Cu金屬或其復(fù)合金屬體系制作，電極金屬俯視面積小于器件橫截面積，厚度范圍在10到3000nm之間，轉(zhuǎn)移襯底厚度范圍在100到400um之間。

10.根據(jù)權(quán)利要求6中所述的柵極與源漏極異面的GaN基HEMT的制作方法，其特征在于，其中制作源漏極之前，先制作柵極于結(jié)構(gòu)的上表面，其制作方法是使用光刻工藝等方法制作掩膜后，利用金屬蒸鍍或?yàn)R射等方法沉積金屬，并利用金屬剝離工藝完成柵極制作，或者也可以先沉積金屬后，制作掩膜，并利用金屬刻蝕技術(shù)制作柵電極。

11.根據(jù)權(quán)利要求6中所述的柵極與源漏極異面的GaN基HEMT的制作方法，其特征在于，其中步驟4中在源漏極金屬制作之前，需要對(duì)襯底與緩沖層進(jìn)行處理，使得金屬電極制作后，在垂直方向接近溝道層與勢(shì)壘層之間的二維電子氣，處理襯底與緩沖層時(shí)，是使用刻蝕技術(shù)開(kāi)口，或使用轉(zhuǎn)移襯底技術(shù)剝離襯底后，刻蝕緩沖層。