[發(fā)明專利]GaN器件及制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110269228.0
• 申請日: 2021-03-12
• 公開（公告）號: CN113053748B
• 公開（公告）日: 2022-02-11
• 發(fā)明（設計）人: 郁發(fā)新;莫炯炯;郎加順;張立星
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江大學
• 主分類號: H01L21/335
• 分類號: H01L21/335;H01L29/778;H01L29/06;H01L29/08;H01L29/20;H01L29/205;H01L23/367;H01L23/373
• 代理公司: 上海光華專利事務所(普通合伙) 31219
• 代理人: 余明偉

1.一種GaN器件的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

提供襯底；

于所述襯底上形成異質(zhì)外延疊層，所述異質(zhì)外延疊層包括GaN溝道層及第一勢壘層；

于所述第一勢壘層上形成單層石墨烯薄膜；

圖形化所述單層石墨烯薄膜，顯露部分所述第一勢壘層；

形成第二勢壘層，所述第二勢壘層覆蓋所述單層石墨烯薄膜及第一勢壘層；

形成SiN鈍化層，所述SiN鈍化層覆蓋所述第二勢壘層；

形成電極，所述電極貫穿所述SiN鈍化層，所述電極包括源極、漏極及柵極，且所述單層石墨烯薄膜位于所述漏極下方，以在所述漏極下方形成自上而下依次堆疊的第二勢壘層/單層石墨烯薄膜/第一勢壘層的疊層結(jié)構(gòu)，所述單層石墨烯薄膜的長度L_g與所述漏極的長度L_D及柵漏間距L_G-D的關系為L_DL_g(L_G-D+L_D)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的GaN器件的制備方法，其特征在于：所述SiN鈍化層為原位SiN鈍化層，所述原位SiN鈍化層的厚度為50nm～300nm，其中，所述原位SiN鈍化層為在同一外延腔形成的SiN鈍化層。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的GaN器件的制備方法，其特征在于：于所述第一勢壘層上形成單層石墨烯薄膜的方法包括薄膜轉(zhuǎn)移法。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的GaN器件的制備方法，其特征在于：所述異質(zhì)外延疊層包括位于所述襯底與所述GaN溝道層之間的緩沖層，所述緩沖層包括AlGaN緩沖層及GaN緩沖層中的一種或組合。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的GaN器件的制備方法，其特征在于：所述第一勢壘層包括AlN勢壘層、AlGaN勢壘層、InAlN勢壘層或InAlGaN勢壘層；所述第二勢壘層包括AlN勢壘層、AlGaN勢壘層、InAlN勢壘層或InAlGaN勢壘層。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的GaN器件的制備方法，其特征在于：位于所述單層石墨烯薄膜下表面的所述第一勢壘層與位于所述單層石墨烯薄膜上表面的所述第二勢壘層具有相同的材質(zhì)及厚度。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的GaN器件的制備方法，其特征在于：圖形化所述單層石墨烯薄膜的方法包括采用等離子體刻蝕技術，以O₂作為刻蝕氣氛，并在10W～20W的功率條件下，刻蝕所述單層石墨烯薄膜；所述單層石墨烯薄膜的形貌包括呈連續(xù)式分布或是呈分段式分布。

8.一種GaN器件，其特征在于，所述GaN器件包括：

襯底；

異質(zhì)外延疊層，所述異質(zhì)外延疊層位于所述襯底上，所述異質(zhì)外延疊層包括GaN溝道層及第一勢壘層；

單層石墨烯薄膜，所述單層石墨烯薄膜位于所述第一勢壘層上，且顯露部分所述第一勢壘層；

第二勢壘層，所述第二勢壘層覆蓋所述單層石墨烯薄膜及第一勢壘層；

SiN鈍化層，所述SiN鈍化層覆蓋所述第二勢壘層；

電極，所述電極貫穿所述SiN鈍化層，所述電極包括源極、漏極及柵極，且所述單層石墨烯薄膜位于所述漏極下方，以在所述漏極下方形成自上而下依次堆疊的第二勢壘層/單層石墨烯薄膜/第一勢壘層的疊層結(jié)構(gòu)，所述單層石墨烯薄膜的長度L_g與所述漏極的長度L_D及柵漏間距L_G-D的關系為L_DL_g(L_G-D+L_D)。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的GaN器件，其特征在于：所述第一勢壘層包括AlN勢壘層、AlGaN勢壘層、InAlN勢壘層或InAlGaN勢壘層；所述第二勢壘層包括AlN勢壘層、AlGaN勢壘層、InAlN勢壘層或InAlGaN勢壘層。

10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的GaN器件，其特征在于：位于所述單層石墨烯薄膜下表面的所述第一勢壘層與位于所述單層石墨烯薄膜上表面的所述第二勢壘層具有相同的材質(zhì)及厚度；所述單層石墨烯薄膜的形貌包括呈連續(xù)式分布或是呈分段式分布。