[發(fā)明專(zhuān)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(zhuān)利權(quán)）人: 西安電子科技大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H01L29/778
• 分類(lèi)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

本發(fā)明公開(kāi)了一種基于插指狀p型摻雜金剛石的GaN HEMT及制備方法；該GaN HEMT包括自下而上設(shè)置的襯底、中間層和介質(zhì)層；中間層包括勢(shì)壘層以及緩沖層；源、漏、柵電極分別穿過(guò)介質(zhì)層與勢(shì)壘層接觸；中間層沿柵寬方向刻蝕有插指型凹槽，插指型凹槽正上方的介質(zhì)層形成第一插指結(jié)構(gòu)；第一插指結(jié)構(gòu)在水平方向上位于柵電極和漏電極之間并與柵電極相鄰；柵、漏電極之間的介質(zhì)層上生長(zhǎng)有p型摻雜金剛石散熱層；p型摻雜金剛石散熱層的下表面形成第二插指結(jié)構(gòu)；第二插指結(jié)構(gòu)與第一插指結(jié)構(gòu)無(wú)縫對(duì)接；柵電極的上端向漏電極的方向延伸，以覆蓋p型摻雜金剛石散熱層的部分上表面。本發(fā)明可以提高GaN HEMT在微波大功率場(chǎng)景下的散熱能力。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于半導(dǎo)體器件領(lǐng)域，具體涉及基于插指狀p型摻雜金剛石的GaN(氮化鎵)HEMT(High Electron Mobility Transistor，高電子遷移率晶體管)及制備方法

背景技術(shù)

GaN作為第三代半導(dǎo)體的代表材料，其應(yīng)用前景非常廣闊。由于GaN禁帶寬度大，電子飽和速度高等特點(diǎn)，使其在軍事、航空航天、通訊等高頻大功率領(lǐng)域有其獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。隨著半導(dǎo)體器件集成度越來(lái)越高，伴隨的高產(chǎn)熱現(xiàn)象也不可避免，器件的自熱效應(yīng)積累不僅會(huì)使器件飽和電流、跨導(dǎo)等基本性能下降，更嚴(yán)重時(shí)可能會(huì)使器件失效。

GaN自身的熱導(dǎo)率只有130W/(m·K)(瓦/(米·開(kāi)爾文))，目前的GaN HEMT中，常用的襯底主要包括SiC(碳化硅)襯底、Si(硅)襯底以及藍(lán)寶石襯底等等。其中，即便是采用高熱導(dǎo)率的SiC襯底，也遠(yuǎn)不能滿足未來(lái)微波大功率場(chǎng)景下的GaN效應(yīng)管對(duì)散熱的需求。

發(fā)明內(nèi)容

為了進(jìn)一步提高GaN HEMT在微波大功率場(chǎng)景下的散熱能力，本發(fā)明提供了一種基于插指狀p型摻雜金剛石的GaN HEMT及制備方法。

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

第一方面，本發(fā)明提供了一種基于插指狀p型摻雜金剛石的GaN HEMT，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。

優(yōu)選地，所述p型摻雜金剛石散熱層的材質(zhì)為硼摻雜金剛石。

優(yōu)選地，所述p型摻雜金剛石散熱層的厚度為0.5μm～1μm。

優(yōu)選地，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。

優(yōu)選地，所述介質(zhì)層的材質(zhì)為SiN層，所述SiN層的厚度為10nm～60nm。

優(yōu)選地，所述勢(shì)壘層的材質(zhì)為AlGaN(鋁鎵氮)。

優(yōu)選地，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)。

優(yōu)選地，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)。

第二方面，本發(fā)明提供了一種基于插指狀p型摻雜金剛石的GaN HEMT的制備方法，包括：