[發(fā)明專利]復合源場板電流孔徑異質結場效應晶體管

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710198229.4
• 申請日: 2017-03-29
• 公開（公告）號: CN107170804B
• 公開（公告）日: 2020-06-16
• 發(fā)明（設計）人: 毛維;楊翠;馬佩軍;郝躍
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: H01L29/40
• 分類號: H01L29/40;H01L29/778;H01L29/06;H01L21/335
• 代理公司: 陜西電子工業(yè)專利中心 61205
• 代理人: 王品華

1.一種復合源場板電流孔徑異質結場效應晶體管，包括:GaN襯底(1)、GaN漂移層(2)、孔徑層(3)、兩個對稱的電流阻擋層(4)、溝道層(6)和勢壘層(7)，溝道層(6)和勢壘層(7)的兩側刻蝕有源槽(10)，兩側源槽(10)中淀積有兩個源極(11)，源極(11)之間的勢壘層上外延有帽層(8)，帽層(8)兩側刻有兩個臺階(9)，帽層(8)上面淀積有柵極(12)，GaN襯底(1)下面淀積有漏極(13)，除漏極(13)底部以外的所有區(qū)域完全包裹有鈍化層(14)，兩側的鈍化層內制作有復合源場板(15)，兩個對稱的電流阻擋層(4)之間形成孔徑(5)，其特征在于：

所述兩個電流阻擋層(4)，采用由第一阻擋層(41)和第二阻擋層(42)構成的二級階梯結構，且第一阻擋層(41)位于第二阻擋層(42)的外側；

所述鈍化層(14)，是由若干層絕緣介質材料自下而上堆疊而成；

所述復合源場板(15)，是由m個浮空場板和一個源場板構成，左右兩側的復合源場板完全對稱，m個浮空場板自下而上依次為第一場板至第m場板，所有浮空場板相互獨立，源場板在浮空場板的上面，源場板及各浮空場板，均相互平行，源場板與源極(11)電氣連接，m根據器件實際使用要求確定，其值為大于等于1的整數。

2.根據權利要求1所述復合源場板電流孔徑異質結場效應晶體管，其特征在于第一阻擋層(41)的厚度a為0.5～3μm，寬度c為0.2～1μm，第二阻擋層(42)的厚度b為0.3～1μm，寬度d為1.4～3.4μm，ab。

3.根據權利要求1所述復合源場板電流孔徑異質結場效應晶體管，其特征在于復合源場板(15)中，每個浮空場板的厚度L均為0.5～3μm，寬度R均為0.5～5μm。

4.根據權利要求1所述復合源場板電流孔徑異質結場效應晶體管，其特征在于同一側的源場板及各浮空場板，均相互平行，相鄰兩個場板之間的間距S_i不同，且自下而上依次減小，第m場板與源場板的垂直間距為S_m，i為整數且m≥i≥1。

5.根據權利要求1所述復合源場板電流孔徑異質結場效應晶體管，其特征在于復合源場板(15)中，同一側的源場板及各浮空場板均相互平行，且距離GaN漂移層(2)的水平距離T均相等，T滿足d3.5a，其中，a為第一阻擋層(41)的厚度，d為第二阻擋層(42)的寬度。

6.一種制作復合源場板電流孔徑異質結場效應晶體管的方法，包括如下過程：

A.在GaN襯底(1)上外延n^-型GaN半導體材料，形成GaN漂移層(2)；

B.在GaN漂移層(2)上外延n型GaN半導體材料，形成厚度h為0.5～3μm、摻雜濃度為1×10¹⁵～1×10¹⁸cm^-3的孔徑層(3)；

C.在孔徑層(3)上第一次制作掩模，利用該掩模在孔徑層內的兩側位置注入劑量為1×10¹⁵～1×10¹⁶cm^-2的p型雜質，制作厚度a與孔徑層厚度h相同，寬度c為0.2～1μm的兩個第一阻擋層(41)；

D.在孔徑層(3)和左右第一阻擋層(41)上第二次制作掩模，利用該掩模在左右第一阻擋層(41)之間的孔徑層內的兩側注入劑量為1×10¹⁵～1×10¹⁶cm^-2的p型雜質，制作厚度b為0.3～1μm，寬度d為1.4～3.4μm的兩個第二阻擋層(42)，兩個第一阻擋層(41)與兩個第二阻擋層(42)構成兩個對稱的二級階梯結構的電流阻擋層(4)，左右電流阻擋層(4)之間形成孔徑(5)；

E.在兩個第一阻擋層(41)、兩個第二阻擋層(42)和孔徑(5)上部外延GaN半導體材料，形成厚度為0.04～0.2μm的溝道層(6)；

F.在溝道層(6)上部外延GaN基寬禁帶半導體材料，形成厚度為5～50nm的勢壘層(7)；

G.在勢壘層(7)的上部外延p型GaN半導體材料，形成厚度為0.02～0.25μm帽層(8)；

H.在帽層(8)上第三次制作掩模，利用該掩模在帽層左右兩側進行刻蝕，且刻蝕區(qū)深度等于帽層的厚度，形成臺階(9)；

I.在帽層(8)上部和未被帽層(8)覆蓋的勢壘層(7)上部第四次制作掩模，利用該掩模在勢壘層(7)左、右兩側進行刻蝕，且刻蝕至兩個電流阻擋層(4)的上表面為止，形成左、右兩個源槽(10)；

J.在兩個源槽(10)上部、帽層(8)上部和未被帽層(8)覆蓋的勢壘層(7)上部第五次制作掩模，利用該掩模在兩個源槽(10)中淀積金屬，且所淀積金屬的厚度大于源槽(10)的深度，以制作源極(11)；

K.在源極(11)上部、帽層(8)上部和未被帽層(8)覆蓋的勢壘層(7)上部第六次制作掩模，利用該掩模在帽層(8)上部淀積金屬，以制作柵極(12)；

L.在GaN襯底(1)的背面上淀積金屬，以制作漏極(13)；

M.淀積絕緣介質材料，以包裹除了漏極(13)底部以外的所有區(qū)域，其中，在GaN襯底(1)和GaN漂移層(2)的左、右兩側所淀積的絕緣介質材料上邊界距離GaN襯底(1)的上邊界的垂直距離W為5～10μm；

N.在步驟M中淀積的絕緣介質材料上制作掩模，利用該掩模在左、右兩側的絕緣介質上淀積金屬，以制作第一場板，第一場板距離GaN漂移層(2)的水平距離為T；

O.在左、右兩側分別制作第二場板、第三場板至第m場板：

O1)在第一場板和步驟M中淀積的絕緣介質材料上再淀積一層絕緣介質材料；

O2)在步驟O1)淀積的絕緣介質材料上制作掩模，利用該掩模在左、右兩側的絕緣介質上淀積金屬，以制作第二場板，第二場板與第一場板間距為S₁，第二場板距離GaN漂移層的水平距離為T；

O3)在第二場板和步驟O1)淀積的絕緣介質材料上再淀積一層絕緣介質材料；

O4)在步驟O3)中淀積的絕緣介質材料上制作掩模，利用該掩模在左、右兩側的絕緣介質上淀積金屬，以制作第三場板，第三場板與第二場板間距為S₂，第三場板距離GaN漂移層的水平距離為T；

依次類推，直至形成第m場板，m根據器件實際使用要求確定，其值為大于等于1的整數，自下而上的第一場板至第m場板均相互獨立；

P.制作源場板：

P1)在第m場板和左、右兩側的絕緣介質材料上再次淀積一層絕緣介質材料；

P2)在步驟P1)淀積的左、右兩側的絕緣介質材料上制作掩模，并利用該掩模在左、右兩側的絕緣介質上淀積金屬，以制作源場板，源場板與第m場板的間距為S_m，源場板距離GaN漂移層的水平距離為T，每個源場板與GaN漂移層(2)在垂直方向上的交疊長度等于L，源場板的上邊緣所在高度大于第一阻擋層(41)下邊緣所在高度；

P3)將源場板與源極電氣連接，源場板與第一場板至第m場板共同形成復合源場板(15)；

Q.淀積絕緣介質材料以覆蓋器件上部，由所有淀積的絕緣介質材料形成鈍化層(14)，完成整個器件的制作。