[發明專利]雙向阻斷的單片異質集成Cascode結構場效應晶體管及制作方法

在審

• 申請號: 202010747893.1
• 申請日: 2020-07-30
• 公開（公告）號: CN111863806A
• 公開（公告）日: 2020-10-30
• 發明（設計）人: 張春福;張葦杭;張家祺;楊國放;武毅暢;陳大正;張進成;郝躍
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: H01L27/06
• 分類號: H01L27/06;H01L29/47;H01L29/778;H01L29/78;H01L21/336
• 代理公司: 陜西電子工業專利中心 61205
• 代理人: 王品華

1.一種雙向阻斷的單片異質集成Cascode結構場效應晶體管，其自下而上包括：襯底(1)、GaN緩沖層(2)、AlGaN勢壘層(3)和SiN隔離層(4)，SiN隔離層(4)的中間刻有深至GaN緩沖層(2)的隔離槽(15)；該隔離槽(15)一側的SiN隔離層(4)上設有Si有源層(5)，Si有源層(5)上的兩邊設第一源電極(9)和第一漏電極(12)，該源、漏電極之間設有柵介質層(10)，柵介質層(10)上設有第一柵電極(11)，形成Si金屬氧化物半導體場效應晶體管的；所述隔離槽(15)另一側的AlGaN勢壘層(3)上橫向依次設有第二源電極(6)、第二柵電極(7)和第二漏電極(8)，形成GaN高電子遷移率晶體管，其特征在于：第二漏電極(8)與AlGaN勢壘層(3)形成肖特基接觸，以阻斷GaN高電子遷移率晶體管的反向導通，實現Cascode結構場效應晶體管的反向阻斷特性。

2.根據權利要求1，所述的晶體管，其特征在于：所述Si有源層(5)印制到隔離槽一側的SiN隔離層(4)上，形成Si與GaN異質集成的單片芯片。

3.根據權利要求1，所述的晶體管，其特征在于：

第一漏電極(12)與第二源電極(6)通過第一金屬互聯條(13)進行電氣連接；

第一源電極(9)與第二柵電極(7)通過第二金屬互聯條(14)進行電氣連接。

4.根據權利要1所述的晶體管，其特征在于：

第一柵電極(11)由氮化鉭制成；

第一源電極(9)和第一漏電極(12)均由鎳制成，且分別與Si有源層(5)形成歐姆接觸。

5.根據權利要求1，所述的晶體管，其特征在于：

第二柵電極(7)和第二漏電極(8)均由鎳和金制成，且第二柵電極(7)與AlGaN緩沖層(3)形成肖特基接觸；

第二源電極(6)其由自下而上的鈦、鋁、鎳和金制成，且與AlGaN緩沖層(3)形成歐姆接觸。

6.根據權利要1所述的晶體管，其特征在于：

第二源電極(6)的厚度為262nm；

第二柵電極(7)和第二漏電極(8)的厚度均為150-270nm。

7.根據權利要1所述的晶體管，其特征在于：

襯底(1)的材料為藍寶石或碳化硅或硅，厚度為400-500μm；

GaN緩沖層(2)的厚度為1-2μm；

AlGaN勢壘層(3)的厚度為20-30nm；

SiN隔離層(4)的厚度為150-200nm；

第一金屬互聯條(13)和第二金屬互聯條(14)的厚度均為200-300nm。

8.根據權利要1所述的晶體管，其特征在于：

Si有源層(5)的厚度為100-200nm；

第一柵電極(11)的厚度為100-200nm；

第一源電極(9)和第一漏電極(12)的厚度均為30-100nm；

第一源電極(9)和第一漏電極(12)之間的柵介質層(10)的厚度為20-30nm。