[發明專利]基于金剛石鈍化結構的高效散熱氮化鎵晶體管及其制造方法

在審

• 申請號: 202010615260.5
• 申請日: 2020-06-30
• 公開（公告）號: CN111900140A
• 公開（公告）日: 2020-11-06
• 發明（設計）人: 郭懷新;郁鑫鑫;周建軍;孔月嬋
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第五十五研究所
• 主分類號: H01L23/367
• 分類號: H01L23/367;H01L23/373;H01L23/31;H01L21/56
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 陳鵬

1.一種基于金剛石鈍化結構的高效散熱氮化鎵晶體管，其特征在于，該結構設計自上而下依次包括金剛石鈍化層、柵源漏功能層、勢壘層、緩沖層及襯底；所述的金剛石鈍化層為多層結構，包含勢壘保護層、種子層和導熱層。

2.根據權利要求1所述的基于金剛石鈍化結構的高效散熱氮化鎵晶體管，其特征在于，勢壘保護層材料為厚度10-30納米的SiN或AlN介質，種子層材料為厚度10-50納米的碳基介質，導熱層為厚度400-600納米的金剛石介質。

3.根據權利要求2所述的基于金剛石鈍化結構的高效散熱氮化鎵晶體管，其特征在于，所述金剛石鈍化層采用分步生長過程，首先生長勢壘保護層介質、再生長種子層材料、最后生長導熱層材料。

4.根據權利要求2所述的基于金剛石鈍化結構的高效散熱氮化鎵晶體管，其特征在于，所述襯底為Si、藍寶石或SiC材料。

5.根據權利要求2所述的基于金剛石鈍化結構的高效散熱氮化鎵晶體管，其特征在于，所述緩沖層為GaN材料。

6.根據權利要求2所述的基于金剛石鈍化結構的高效散熱氮化鎵晶體管，其特征在于，所述勢壘層為AlGaN材料。

7.一種如權利要求1-6任一項所述基于金剛石鈍化結構的高效散熱氮化鎵晶體管的制造方法，其特征在于，包括如下步驟：

1)源漏功能區制備：進行源和漏的功能區的生長；

2)金剛石鈍化制備：先采用CVD工藝進行勢壘保護層的生長，勢保護層厚度在10-30納米，材料為SiN或AlN介質；其次進行種子層生長，種子層厚度為厚度10-50納米的碳基介質；最后采用CVD技術進行金剛石導熱層生長，導熱層厚度在400-600納米，生長溫度不高于750℃；

3)柵區金剛石刻蝕：進行金剛石鈍化層的刻蝕，實現氮化鎵功能層柵區的制備；

4)柵金屬生長：采用柵工藝生長，進行氮化鎵功能層柵金屬的制備，柵金屬厚度比金剛石鈍化層厚度大50-100納米；

5)源漏區金剛石刻蝕：進行金剛石鈍化層的刻蝕，實現氮化鎵功能層源漏加厚互連區的制備；

6)源漏功能區互連制備：采用金蒸發生長工藝進行源和漏功能區的加厚互連，源漏總厚度金剛石鈍化層厚度大50-100納米；完成基于金剛石鈍化結構的高效散熱氮化鎵晶體管制造。

8.根據權利要求7所述基于金剛石鈍化結構的高效散熱氮化鎵晶體管的制造方法，其特征在于，步驟3)和步驟5)中采用光刻和ICP工藝進行金剛石鈍化層的刻蝕。