[發明專利]一種AlGaN/GaN基場效應晶體管及其制備方法

有效

• 申請號: 201610257069.1
• 申請日: 2016-04-22
• 公開（公告）號: CN105679822B
• 公開（公告）日: 2018-06-29
• 發明（設計）人: 張春偉;曾勇;宦海祥;張紅蕾
• 申請（專利權）人: 鹽城工學院
• 主分類號: H01L29/772
• 分類號: H01L29/772;H01L21/335;H01L23/367;H01L23/373
• 代理公司: 北京超凡志成知識產權代理事務所(普通合伙) 11371
• 代理人: 吳嘯寰

本發明涉及晶體管散熱領域，特別涉及一種AlGaN/GaN基場效應晶體管及其制備方法。一種AlGaN/GaN基場效應晶體管，包括依次排布的SiC基底層、AlN層、GaN層和AlGaN層，AlGaN層上依次設置有熱沉、漏極和源極，漏極與源極之間填充有二氧化硅層，漏極與源極之間的二氧化硅層上設置有柵極；熱沉與漏極之間填充有二氧化硅層，熱沉、漏極以及兩者之間的二氧化硅層由二氧化釩層覆蓋。本發明在晶體管的漏極和熱沉之間設置二氧化釩層，二氧化釩層與漏極界面熱傳導通過電子?電子之間的耦合開啟電子輸運通道，達到迅速降低場效應管溫度目的，從而可以大大提高場效應晶體管的性能和壽命。

技術領域

本發明涉及晶體管散熱領域，具體而言，涉及一種AlGaN/GaN基場效應晶體管及其制備方法。

背景技術

為了解決電子元器件散射問題，Sun等首次將Al₂O₃上GaN場效應管發熱區域的熱量通過環氧樹酯擴散到AlN層(Sun,J.,Fatima,H.,Koudymov,A.,Chitnis,A.,et al Thermalmanagement of AlGaN-GaN HFETs on sapphire using flip-chip bonding with epoxyunderfill,IEEE Electron device letters,2003,24(6))。近來，在GaN基場效應管中采用高熱導率SiC基底取代較低熱導率的Al₂O₃基底(SiC熱導率比藍寶石熱導率大將近6倍)。Yan等利用石墨烯作為熱擴散介質連接GaN場效應管發熱區域與熱沉，期望利用石墨烯高熱導率(熱導率高達5000W/m·K)特性將熱量輸運到熱沉(Zhang,Y.,Liu,G,X.,Khan,M,J,Graphene quilts for thermal management of high-power GaN transistors,Naturecommunications,2012,3,1-8)。

石墨烯是當前已知材料中熱導率最高的材料，但是Yan等用石墨烯作為熱擴散介質，也只是將“熱點”溫度從180℃降低到160℃左右，高于電子器件性能和壽命開始惡化的溫度(一般在70-80℃，每升高1℃，可靠性下降5％)。

有鑒于此，特提出本發明。

發明內容

本發明的第一目的在于提供一種AlGaN/GaN基場效應晶體管，該晶體管利用二氧化釩在相變后存在大量自由移動電子特性，當其溫度達到相變溫度時，通過電子-電子之間的耦合，將AlGaN/GaN基場效應晶體管熱量通過二氧化釩傳遞到熱沉，達到迅速降低場效應管溫度目的。

本發明的第二目的在于提供一種所述的AlGaN/GaN基場效應晶體管的制備方法，該方法簡單易行，易于工業化生產，且制備的晶體管性能穩定和優良。

為了實現本發明的上述目的，特采用以下技術方案：

一種AlGaN/GaN基場效應晶體管，包括依次排布的SiC基底層、AlN層、GaN層和AlGaN層，所述AlGaN層上依次設置有熱沉、漏極和源極，所述漏極與所述源極之間填充有二氧化硅層，所述漏極與所述源極之間的二氧化硅層上設置有柵極；

所述熱沉與所述漏極之間填充有二氧化硅層，所述熱沉、所述漏極以及兩者之間的二氧化硅層由二氧化釩層覆蓋。