[發明專利]具有插指型金剛石散熱層的GaN HEMT及制備方法

有效

• 申請號: 202011384358.0
• 申請日: 2020-12-01
• 公開（公告）號: CN112466942B
• 公開（公告）日: 2022-06-07
• 發明（設計）人: 馬曉華;武玫;程可;朱青;張濛;侯斌;楊凌;郝躍
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: H01L29/778
• 分類號: H01L29/778;H01L21/335;H01L29/06;H01L29/20;H01L23/367;H01L23/373
• 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: 劉長春

1.一種具有插指型金剛石散熱層的GaN HEMT，其特征在于，包括自下而上設置的襯底、中間層和介質層；所述中間層包括自上而下設置的勢壘層以及GaN材質的緩沖層；所述GaNHEMT還包括：源電極、漏電極以及柵電極；其中，

所述源電極、所述漏電極以及所述柵電極分別穿過所述介質層與所述勢壘層相接觸；其中，在水平方向上，所述柵電極位于所述源電極和所述漏電極之間；

所述中間層上沿柵寬方向刻蝕有插指型凹槽，所述插指型凹槽正上方的介質層形成第一插指結構；所述第一插指結構在水平方向上位于所述柵電極和所述漏電極之間并與所述柵電極相鄰；

所述柵電極和所述漏電極之間的介質層上表面還生長有金剛石散熱層；所述金剛石散熱層的下表面形成有第二插指結構；所述第二插指結構與所述第一插指結構無縫對接；

所述柵電極的上端向所述漏電極的方向延伸，以覆蓋所述金剛石散熱層的部分上表面。

2.根據權利要求1所述的GaN HEMT，其特征在于，所述金剛石散熱層的材質為納米金剛石。

3.根據權利要求1所述的GaN HEMT，其特征在于，所述金剛石散熱層的厚度為0.5μm～1μm。

4.根據權利要求1所述的GaN HEMT，其特征在于，所述金剛石散熱層的長度占所述柵電極和所述漏電極之間的水平間距的50％～100％。

5.根據權利要求1所述的GaN HEMT，其特征在于，所述介質層的材質為SiN層，所述SiN層的厚度為10nm～60nm。

6.根據權利要求1所述的GaN HEMT，其特征在于，所述勢壘層的材質為AlGaN。

7.根據權利要求1所述的GaN HEMT，其特征在于，所述源電極和所述漏電極均為由鈦、鋁、鎳以及金自下而上組成的四層金屬堆棧結構。

8.根據權利要求1所述的GaN HEMT，其特征在于，所述柵電極為由鎳和金自下而上組成的雙層金屬堆棧結構。

9.一種具有插指型金剛石散熱層的GaN HEMT的制備方法，其特征在于，包括：

步驟S1：獲取外延襯底；所述外延襯底包括自下而上設置的襯底和中間層；所述中間層包括自上而下設置的勢壘層以及GaN材質的緩沖層；

步驟S2：在所述中間層上沿預定的柵寬方向刻蝕出插指型凹槽；

步驟S3：利用PECVD工藝在所述勢壘層上生長介質層；生長完成的介質層在所述插指型凹槽上方形成第一插指結構；

步驟S4：利用MPCVD工藝在所述介質層上生長金剛石散熱層；生長完成的金剛石散熱層的下表面形成第二插指結構，所述第二插指結構與所述第一插指結構無縫對接；

步驟S5：基于金屬硬掩模對所述金剛石散熱層進行圖形化刻蝕；

步驟S6：制備GaN HEMT的器件電隔離區；

步驟S7：進一步刻蝕所述介質層，以使下方的勢壘層暴露出制備源電極所需的源電極區域、制備漏電極所需的漏電極區域以及制備柵電極所需的柵槽區域；

步驟S8：依次利用光刻工藝和金屬蒸發沉積工藝，在所述源電極區域和所述漏電極區域內暴露出的勢壘層上制備源電極和漏電極；

步驟S9：依次利用光刻工藝和金屬蒸發沉積工藝，基于所述柵槽區域內暴露出的勢壘層制備柵電極；

其中，在水平方向上，所述柵電極位于所述源電極和所述漏電極之間，圖形化刻蝕后的所述金剛石散熱層位于所述柵電極和所述漏電極之間，所述第一插指結構位于所述柵電極和所述漏電極之間并與所述柵電極相鄰。

10.根據權利要求9所述的制備方法，其特征在于，所述金剛石散熱層為0.5μm～1μm厚的納米金剛石層。