[發明專利]一種垂直結構高電子遷移率晶體管結構及其制造方法

在審

• 申請號: 202010519526.6
• 申請日: 2020-06-09
• 公開（公告）號: CN111863959A
• 公開（公告）日: 2020-10-30
• 發明（設計）人: 劉軍林;呂全江
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: H01L29/778
• 分類號: H01L29/778;H01L21/335;H01L29/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種垂直結構AlGaN/GaN高電子遷移率晶體管結構，自下而上依次包括：漏極電極、基板、鍵合金屬層、漏極歐姆接觸金屬層、高阻層、位錯調控結構、GaN溝道層、AlGaN勢壘層、P型層、鈍化層、源極電極和柵極電極，其特征在于：在所述柵極電極正下方的高阻層內設有垂直導電通道，使漏極歐姆接觸金屬層與GaN溝道層聯通，所述位錯調控結構包括倒六角錐狀坑形成層、勢壘調控層以及倒六角錐狀坑合并層，所述倒六角錐狀坑形成層在位錯線處形成倒六角錐狀坑，所述勢壘調控層在倒六角錐狀坑側壁以及倒六角錐狀坑錐底位置形成比倒六角錐狀坑之外區域的相對高阻，所述倒六角錐狀坑合并層將所述倒六角錐狀坑填平。

2.根據權利要求1所述的一種垂直結構AlGaN/GaN高電子遷移率晶體管結構，其特征在于：所述垂直導電通道由高阻層內的通孔以及通孔內填充的金屬層構成，通孔內填充的金屬層為漏極歐姆接觸金屬層，或是單獨沉積的金屬層；或所述垂直導電通道為在高阻層內利用Si離子注入形成的n型低阻區域。

3.根據權利要求1所述的一種垂直結構AlGaN/GaN高電子遷移率晶體管結構，其特征在于：所述勢壘調控層在倒六角錐狀坑側壁以及倒六角錐狀坑錐底位置為不摻雜Al_xGa_1-xN，在倒六角錐狀坑之外區域為摻Si的Al_xGa_1-xN，其中0≤x≤0.3，利用Si摻雜差異使倒六角錐狀坑內位錯線附近區域成為相對高阻；或所述勢壘調控層在倒六角錐狀坑側壁以及倒六角錐狀坑錐底位置為平均Al組分x的Al_xGa_1-xN，在倒六角錐狀坑之外區域為平均Al組分y的Al_yGa_1-yN，其中0.4≤x≤1，0y≤0.3，且x/y≥1.5，利用Al組分差異使倒六角錐狀坑內位錯線附近區域成為相對高阻；或所述勢壘調控層在倒六角錐狀坑側壁位置為厚度h_p的Al_xGa_1-xN，在倒六角錐狀坑之外區域為厚度h_c的Al_xGa_1-xN，其中0≤x≤1，且h_p/h_c≥2，利用厚度差異使倒六角錐狀坑內位錯線附近區域成為相對高阻；或所述勢壘調控層為三種勢壘調控層的兩種以上組合，也就是利用Si摻雜差異、Al組分差異及厚度差異中的兩種以上來使倒六角錐狀坑內位錯線附近區域成為相對高阻。

4.根據權利要求1所述的一種垂直結構AlGaN/GaN高電子遷移率晶體管結構，其特征在于：所述垂直導電通道的外邊緣比柵極電極的外邊緣小，定義垂直導電通道的外邊緣與柵極電極的外邊緣之間的距離為L_g，1μm≤L_g≤10μm。

5.根據權利要求4所述的一種垂直結構AlGaN/GaN高電子遷移率晶體管結構，其特征在于：L_g與高阻層厚度的差值小于1微米。

6.根據權利要求1所述的一種垂直結構AlGaN/GaN高電子遷移率晶體管結構，其特征在于：在所述GaN溝道層與AlGaN勢壘層之間設有AlN插入層，AlN插入層厚度0～5nm，當AlN摻入層厚度為0nm時，相當于去掉AlN插入層；所述高阻層為摻C或Fe元素的GaN或AlGaN，所述高阻層的厚度為1～10μm；所述P型層為摻Mg元素的P-GaN或者P-AlGaN；所述基板為導電導熱良好的材料。

7.根據權利要求1所述的一種垂直結構AlGaN/GaN高電子遷移率晶體管結構，其特征在于：所述基板為Si、Ge、Cu或Cu合金，但不限于此。