[發明專利]具有石墨烯掩埋源極和縱向柵極的GaNHEMT元胞結構及制備方法

在審

• 申請號: 201710362176.5
• 申請日: 2017-05-22
• 公開（公告）號: CN107195674A
• 公開（公告）日: 2017-09-22
• 發明（設計）人: 袁俊;李百泉;倪煒江;張敬偉;牛喜平;李明山;耿偉;徐妙玲
• 申請（專利權）人: 北京華進創威電子有限公司
• 主分類號: H01L29/423
• 分類號: H01L29/423;H01L21/336;H01L29/778
• 代理公司: 北京中創陽光知識產權代理有限責任公司11003
• 代理人: 張永革

1.具有石墨烯掩埋源極和縱向柵極的GaN HEMT元胞結構的制備方法，其特征在于，包括包括如下步驟：

1）放置襯底，在襯底片上生長一層AlN成核層；

2）在AlN層上淀積生長一層石墨烯掩埋散熱層；

3）在石墨烯掩埋層上依次淀積生長AlN隔離層，GaN緩沖層和溝道層，AlGaN勢壘層；

4）再依次進行GaN器件的制作工藝；

5）在制作器件柵極時，采用離子刻蝕技術如ICP等，先刻蝕出柵槽通孔一直刻到露出石墨烯掩埋層；然后先在通孔底部沉積一層厚度10nm-200nm的掩埋源極金屬，源掩埋金屬的厚度要高出AlN隔離層并與GaN溝道區域形成歐姆接觸，金屬材料選用孔填充能力較好的材料；然后在柵通孔里淀積一層柵介質層，柵介質層的厚度為10-50nm，柵介質層是單層或者多層柵極介質層材料；

6）器件內部元胞結構都完成后，在整個器件有源區邊緣刻蝕露出石墨烯層，并用金屬與器件背面相連，并將連接用所述金屬燒結到背板和熱沉上。

2.如權利要求1所述的具有石墨烯掩埋源極和縱向柵極的GaN HEMT元胞結構的制備方法，其特征在于，步驟1)中所述AlN層厚度為1至100納米之間。

3.如權利要求1所述的具有石墨烯掩埋源極和縱向柵極的GaN HEMT元胞結構的制備方法，其特征在于，步驟2)中所述石墨烯掩埋散熱層厚度在1至100納米之間。

4.如權利要求1所述的具有石墨烯掩埋源極和縱向柵極的GaN HEMT元胞結構的制備方法，其特征在于，步驟5)中所述柵介質層的厚度為10-50納米。

5.如權利要求1所述的具有石墨烯掩埋源極和縱向柵極的GaN HEMT元胞結構，其特征在于，步驟5)中所述金屬材料采用濺射、ALD或者CVD中一種方法生長。

6.如權利要求1所述的具有石墨烯掩埋源極和縱向柵極的GaN HEMT元胞結構的制備方法，其特征在于，步驟5)中所述金屬材料為鈦、鎳、金或鎢中的一種。

7.如權利要求1所述的具有石墨烯掩埋源極和縱向柵極的GaN HEMT元胞結構的制備方法，其特征在于，所述柵極介質層材料為二氧化硅( SiO2 )、氮化硅( Si3N4 )、氧化鋁( Al2O3 )以及氧化鉿( HfO2 )中的一種，介質層生長方法采用ALD、LPCVD、PECVD、PLD(脈沖激光沉積)、MOCVD(金屬有機物化學氣相沉積)、電子束蒸發以及濺射中一種方法生長。

8.具有石墨烯掩埋源極和縱向柵極的GaN HEMT元胞結構，其特征在于，包括襯底和依次向上生長的AlN隔離層、GaN緩沖層、溝道層和AlGaN勢壘層；所述襯底與所述AlN隔離層之間還依次生成有AlN層和石墨烯掩埋散熱層；源極設置在所述石墨烯掩埋散熱層上與石墨烯掩埋散熱層連接，柵極與所述漏極之間設置有縱向溝道。