[發明專利]一種覆蓋納米柱勢壘的GaN晶體管及其制備方法

有效

• 申請號: 201711122190.4
• 申請日: 2017-11-14
• 公開（公告）號: CN107978628B
• 公開（公告）日: 2020-11-06
• 發明（設計）人: 房育濤;葉念慈
• 申請（專利權）人: 廈門市三安集成電路有限公司
• 主分類號: H01L29/06
• 分類號: H01L29/06;H01L29/778;H01L21/335;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 廈門市首創君合專利事務所有限公司 35204
• 代理人: 張松亭;陳淑嫻

1.一種覆蓋納米柱勢壘的GaN晶體管，其特征在于：所述晶體管由下至上包括襯底、緩沖層、溝道層及覆蓋納米柱的勢壘層，勢壘層上設置有源極、漏極及柵極，且柵極位于源極和漏極之間；所述溝道層由GaN異質外延生長形成，所述勢壘層由Al_xGa_1-xN異質外延生長形成，并通過控制Al_xGa_1-xN勢壘層的生長條件在勢壘層表面的螺位錯終止處形成Al_xGa_1-xN合金納米柱，其中0x1；所述納米柱的高度為1-3nm。

2.根據權利要求1所述的覆蓋納米柱勢壘的GaN晶體管，其特征在于：所述納米柱的密度為10⁶個/cm²-10⁹個/cm²。

3.根據權利要求1所述的覆蓋納米柱勢壘的GaN晶體管，其特征在于：所述Al_xGa_1-xN勢壘層的Al組分為15％-22％。

4.根據權利要求1所述的覆蓋納米柱勢壘的GaN晶體管，其特征在于：所述源極、漏極及柵極由金屬制成且源極和漏極與勢壘層形成歐姆接觸，柵極與勢壘層形成肖特基接觸。

5.一種如權利要求1～4任一項所述的覆蓋納米柱勢壘的GaN晶體管的制備方法，其特征在于包括以下步驟：

(1)于一襯底上形成緩沖層；

(2)于所述緩沖層上異質外延生長GaN溝道層；

(3)通過MOCVD方法于所述溝道層上異質外延生長覆蓋納米柱的Al_xGa_1-xN勢壘層，生長條件為：TMGa為180-300sccm，TMAl為350-800sccm，NH₃的流量為8000-12000sccm，外延生長的表面溫度1000-1150℃，從而于勢壘層表面的螺位錯終止處一一對應的形成納米柱；

(4)于覆蓋納米柱勢壘層表面上形成源極和漏極；

(5)于源極和漏極之間定義一柵極區域形成柵極。

6.根據權利要求5所述的制備方法，其特征在于：步驟(3)中，所述勢壘層生長條件為：表面溫度為1070℃，TMAl流量400sccm，TMGa流量230sccm，NH₃流量9000sccm。

7.根據權利要求5所述的制備方法，其特征在于：所述勢壘層生長速度為1.8μm/h-3μm/h。

8.根據權利要求5所述的制備方法，其特征在于：步驟(2)具體包括以下子步驟：

通過電子束蒸鍍的方法于所述勢壘層表面的兩個區域分別蒸鍍上Ti/Al/Ni/Au多金屬層，其中所述Ti/Al/Ni/Au的厚度分別是20/150/70/100nm；

于850-950℃下退火25-50秒形成歐姆接觸，形成所述源極和漏極。

9.根據權利要求5所述的制備方法，其特征在于：步驟(5)中，所述柵極是金屬，通過磁控濺鍍、離子蒸鍍或電子束蒸發的方法沉積于所述覆蓋納米柱的勢壘層表面并與勢壘層形成肖特基接觸。