[發(fā)明專利]基于插指狀p型摻雜金剛石的GaN HEMT及制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011389894.X
• 申請(qǐng)日: 2020-12-01
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112466944B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-05-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馬曉華;武玫;程可;朱青;張濛;侯斌;楊凌;郝躍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安電子科技大學(xué)
• 主分類號(hào): H01L29/778
• 分類號(hào): H01L29/778;H01L21/335;H01L29/06;H01L29/20;H01L23/367;H01L23/373
• 代理公司: 西安嘉思特知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 61230
• 代理人: 劉長(zhǎng)春

1.一種基于插指狀p型摻雜金剛石的GaN HEMT，其特征在于，包括自下而上設(shè)置的襯底、中間層和介質(zhì)層；所述中間層包括自上而下設(shè)置的勢(shì)壘層以及GaN材質(zhì)的緩沖層；所述GaN HEMT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(guò)所述介質(zhì)層與所述勢(shì)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(zhì)層形成第一插指結(jié)構(gòu)；所述第一插指結(jié)構(gòu)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(zhì)層上表面還生長(zhǎng)有p型摻雜金剛石散熱層；所述p型摻雜金剛石散熱層的下表面形成有第二插指結(jié)構(gòu)；所述第二插指結(jié)構(gòu)與所述第一插指結(jié)構(gòu)無(wú)縫對(duì)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p型摻雜金剛石散熱層的部分上表面。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的GaN HEMT，其特征在于，所述p型摻雜金剛石散熱層的材質(zhì)為硼摻雜金剛石。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的GaN HEMT，其特征在于，所述p型摻雜金剛石散熱層的厚度為0.5μm～1μm。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的GaN HEMT，其特征在于，所述p型摻雜金剛石散熱層的長(zhǎng)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型摻雜金剛石散熱層與所述漏電極不接觸。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的GaN HEMT，其特征在于，所述介質(zhì)層的材質(zhì)為SiN層，所述SiN層的厚度為10nm～60nm。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的GaN HEMT，其特征在于，所述勢(shì)壘層的材質(zhì)為AlGaN。

7.根據(jù)權(quán)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(jié)構(gòu)。

8.根據(jù)權(quán)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(jié)構(gòu)。

9.一種基于插指狀p型摻雜金剛石的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(shè)置的襯底和中間層；所述中間層包括自上而下設(shè)置的勢(shì)壘層以及GaN材質(zhì)的緩沖層；

步驟S2：在所述中間層上沿預(yù)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(shì)壘層上生長(zhǎng)介質(zhì)層；生長(zhǎng)完成的介質(zhì)層在所述插指型凹槽上方形成第一插指結(jié)構(gòu)；

步驟S4：利用MPCVD工藝在所述介質(zhì)層上生長(zhǎng)p型摻雜金剛石散熱層；生長(zhǎng)完成的p型摻雜金剛石散熱層的下表面形成第二插指結(jié)構(gòu)，所述第二插指結(jié)構(gòu)與所述第一插指結(jié)構(gòu)無(wú)縫對(duì)接；

步驟S5：基于金屬硬掩模對(duì)所述p型摻雜金剛石散熱層進(jìn)行圖形化刻蝕；

步驟S6：制備GaN HEMT的器件電隔離區(qū)；

步驟S7：進(jìn)一步刻蝕所述介質(zhì)層，以使下方的勢(shì)壘層暴露出制備源電極所需的源電極區(qū)域、制備漏電極所需的漏電極區(qū)域以及制備柵電極所需的柵槽區(qū)域；

步驟S8：依次利用光刻工藝和金屬蒸發(fā)沉積工藝，在所述源電極區(qū)域和所述漏電極區(qū)域內(nèi)暴露出的勢(shì)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(fā)沉積工藝，基于所述柵槽區(qū)域內(nèi)暴露出的勢(shì)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p型摻雜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(jié)構(gòu)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(jù)權(quán)利要求9所述的制備方法，其特征在于，所述p型摻雜金剛石散熱層為0.5μm～1μm厚的硼摻雜金剛石層。