[發明專利]一種基于自終止轉移的大功率器件及其制備方法

有效

• 申請號: 201910028105.0
• 申請日: 2019-01-11
• 公開（公告）號: CN109904071B
• 公開（公告）日: 2021-07-02
• 發明（設計）人: 宓珉瀚;馬曉華;武盛;郝躍
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: H01L21/335
• 分類號: H01L21/335;H01L29/778
• 代理公司: 西安嘉思特知識產權代理事務所(普通合伙) 61230
• 代理人: 張捷

本發明涉及一種基于自終止轉移的大功率器件及其制備方法，該方法包括：制備第一結構，所述第一結構包括依次層疊的襯底層、GaN緩沖層、AlGaN自停止層、GaN溝道層和AlGaN勢壘層；將所述第一結構的AlGaN勢壘層鍵合在載片上形成第二結構；去除所述第二結構的襯底層形成第三結構；去除所述第三結構的GaN緩沖層形成第四結構；去除所述第四結構的AlGaN自停止層形成異質結；在所述異質結的GaN溝道層形成源電極、漏電極和柵電極。本發明實施例提供的制備方法，引入AlGaN自停止層，由于刻蝕氣體SF₆:BCl₃的配比無法刻蝕所述AlGaN自停止層，因此在刻蝕GaN溝道過程中實現自終止，且采用慢速率刻蝕可以精確的控制刻蝕深度以及粗糙度。

技術領域

本發明屬于半導體器件技術領域，具體涉及一種基于自終止轉移的大功率器件及其制備方法。

背景技術

由于毫米波頻段具有較高的帶寬和抗衰減特性，近年來毫米波器件在系統中得到廣泛的應用。在國防應用領域，利用毫米波頻率高帶寬的特點可以實現大容量地面中繼通訊，在民用領域，毫米波系統可應用于多頻多模收發機，滿足其超寬頻的需求。GaN基HEMT(High Electron Mobility Transistor，高電子遷移率晶體管)器件具有高工作頻率、大功率、高效率的特點，使其在毫米波應用中具有很大的優勢。

目前國內外比較成熟的GaN基毫米波功率器件主要采用Ga面GaN HEMT結構，高質量的Ga面異質結外延材料保證器件在Ka波段(26.5～40GHz)具有6W/mm以上的功率密度。目前國際上Ga面GaN HEMT在94GHz頻率下功率密度最好結果為3W/mm，與Ka波段相比明顯降低。對于N面GaN基HEMT，由于溝道在勢壘層的上方，減小柵極與溝道距離只需要減小GaN溝道層的厚度，而勢壘層依然保持不變，對二維電子濃度的影響很小，因此對輸出功率的影響也較小，在94GHz頻率下功率密度達到7.94W/mm。

目前常規的N面GaN基HEMT在刻蝕減薄GaN溝道過程中無法精確控制深度以及粗糙度，引起器件柵極與二維電子氣距離無法精確控制以及表面起伏較大等問題。

發明內容

為了解決現有技術中存在的上述問題，本發明提供了一種基于自終止轉移的大功率器件及其制備方法。本發明要解決的技術問題通過以下技術方案實現：

本發明實施例提供了一種基于自終止轉移的大功率器件的制備方法，該方法包括：

制備第一結構，所述第一結構包括依次層疊的襯底層、GaN緩沖層、AlGaN自停止層、GaN溝道層和AlGaN勢壘層；

將所述第一結構的AlGaN勢壘層鍵合在載片上形成第二結構；

去除所述第二結構的襯底層形成第三結構；

去除所述第三結構的GaN緩沖層形成第四結構；

去除所述第四結構的AlGaN自停止層形成異質結；

在所述異質結的GaN溝道層形成源電極、漏電極和柵電極。

在本發明的一個實施例中，制備第一結構，包括：

利用MOCVD法，依次在所述襯底層上生長所述GaN緩沖層，在所述GaN緩沖層上生長所述AlGaN自停止層，在所述AlGaN自停止層上生長所述GaN溝道層，在所述GaN溝道層上生長所述AlGaN勢壘層。

在本發明的一個實施例中，將所述第一結構的AlGaN勢壘層鍵合在載片上形成第二結構，包括：

在所述載片上旋涂氫硅倍半環氧乙烷后進行加熱形成鍵合層；

將所述第一結構的AlGaN勢壘層鍵合在所述鍵合層后形成所述第二結構。

在本發明的一個實施例中，去除所述第二結構的襯底層形成第三結構，包括：