[發明專利]基于p型摻雜金剛石散熱層的GaN HEMT及制備方法

在審

• 申請號: 202011384359.5
• 申請日: 2020-12-01
• 公開（公告）號: CN112466943A
• 公開（公告）日: 2021-03-09
• 發明（設計）人: 馬曉華;程可;武玫;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

1.一種基于p型摻雜金剛石散熱層的GaN HEMT，其特征在于，包括自下而上設置的襯底、GaN材質的緩沖層、勢壘層、介質層以及頂部散熱層，還包括：源電極、漏電極以及柵電極；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，所述頂部散熱層位于所述柵電極和所述漏電極之間并與所述柵電極相接觸；

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；

所述柵電極的上端向所述漏電極的方向延伸，以覆蓋所述頂部散熱層的部分表面；所述頂部散熱層為p型摻雜金剛石層。

2.根據權利要求1所述的GaN HEMT，其特征在于，所述p型摻雜金剛石層為硼摻雜金剛石層。

3.根據權利要求1所述的GaN HEMT，其特征在于，所述p型摻雜金剛石層的厚度為0.5μm～1μm。

4.根據權利要求1所述的GaN HEMT，其特征在于，所述p型摻雜金剛石層的長度大于或等于所述柵電極和所述漏電極之間的水平間距的50％，且所述p型摻雜金剛石層與所述漏電極不接觸。

5.根據權利要求1所述的GaN HEMT，其特征在于，所述介質層為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。

9.一種基于p型摻雜金剛石散熱層的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、緩沖層以及勢壘層；所述緩沖層的材質為GaN；

步驟S2：利用PECVD工藝在所述勢壘層上生長介質層；

步驟S3：利用MPCVD工藝在所述介質層上生長頂部散熱層；所述頂部散熱層為p型摻雜金剛石層；

步驟S4：基于金屬硬掩模對所述p型摻雜金剛石層進行圖形化刻蝕，以暴露出部分區域的介質層；

步驟S5：制備GaN HEMT的器件電隔離區；

步驟S6：對所述部分區域的介質層進行刻蝕，以使所述勢壘層暴露出制備柵電極所需的柵槽區域、制備源電極所需的源電極區域以及制備漏電極所需的漏電極區域；其中，在水平方向上，所述柵槽區域位于所述源電極區域和所述漏電極區域之間，圖形化刻蝕后的所述p型摻雜金剛石層位于所述柵槽區域和所述漏電極區域之間并與所述柵槽區域相鄰；

步驟S7：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上制備源電極和漏電極；

步驟S8：依次利用光刻工藝和金屬蒸發沉積工藝，基于所述柵槽區域制備柵電極。

10.根據權利要求9所述的制備方法，其特征在于，所述p型摻雜金剛石層為0.5μm～1μm厚的硼摻雜金剛石層。