[發明專利]一種Si-GaN單片異質集成反相器及其制備方法

在審

• 申請號: 202210096697.1
• 申請日: 2022-01-26
• 公開（公告）號: CN114725094A
• 公開（公告）日: 2022-07-08
• 發明（設計）人: 張葦杭;劉茜;張進成;黃韌;樊昱彤;趙勝雷;劉志宏;郝躍;張曉東
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學廣州研究院
• 主分類號: H01L27/092
• 分類號: H01L27/092;H01L21/8258
• 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Si-GaN單片異質集成反相器，其特征在于，包括：襯底(10)、所述襯底(10)上的GaN緩沖層(20)、位于所述GaN緩沖層(20)上的第一AlGaN勢壘層(30)和第二AlGaN勢壘層(40)；

所述第一AlGaN勢壘層(30)和所述第二AlGaN勢壘層(40)之間具有隔離槽(50)，所述隔離槽(50)延伸至所述GaN緩沖層(20)內；

所述第一AlGaN勢壘層(30)上設有第一p-GaN層(31)，所述第一p-GaN層(31)上設有SiN隔離層(32)；所述SiN隔離層(32)上設有Si有源層(33)；所述Si有源層(33)上覆蓋有柵介質層(60)，所述柵介質層(60)上設有第一柵電極(34)；所述第一柵電極(34)的兩側分別設有第一源電極(35)和第一漏電極(36)；所述第一源電極(35)和所述第一漏電極(36)穿過所述柵介質層(60)延伸至所述Si有源層(33)上；

所述第二AlGaN勢壘層(40)上設有第二p-GaN層(41)、第二源電極(42)和第二漏電極(43)；

所述第二源電極(42)和所述第二漏電極(43)分別位于所述第二p-GaN層(41)的兩側；

所述第二p-GaN層(41)上設有第二柵電極(44)；

所述隔離槽(50)上覆蓋有所述柵介質層(60)，所述第二AlGaN勢壘層(40)、所述第二p-GaN層(41)、所述第二源電極(42)、所述第二漏電極(43)和所述第二柵電極(44)上覆蓋有所述柵介質層(60)，且所述第二源電極(42)、所述第二漏電極(43)和所述第二柵電極(44)上的柵介質層(60)均開設有通孔；

所述第一漏電極(36)與所述第二漏電極(43)通過第一金屬互聯條(70)電氣連接；

所述第一柵電極(34)與所述第二柵電極(44)通過第二金屬互聯條(80)電氣連接；

所述反相器的邊沿具有臺階結構，所述臺階結構從所述反相器的表面延伸至所述GaN緩沖層(20)中。

2.根據權利要求1所述的一種Si-GaN單片異質集成反相器，其特征在于，所述Si有源層(33)印制到所述SiN隔離層(32)上，形成Si-GaN單片異質集成。

3.根據權利要求1所述的一種Si-GaN單片異質集成反相器，其特征在于，所述第一柵電極(34)的材料為多晶硅；

所述第一源電極(35)和所述第一漏電極(36)的材料均為鋁，且分別與所述Si有源層(33)形成歐姆接觸。

4.根據權利要求1所述的一種Si-GaN單片異質集成反相器，其特征在于，所述Si有源層(33)的厚度為100-300nm；

所述第一柵電極(34)的厚度為100-200nm；

所述第一源電極(35)和所述第一漏電極(36)的厚度均為30-100nm；

所述柵介質層(60)的厚度為15-30nm。

5.根據權利要求1所述的一種Si-GaN單片異質集成反相器，其特征在于，所述第二源電極(42)和所述第二漏電極(43)的材料均包括自下而上層疊的鈦、鋁、鎳和金，且與所述第二AlGaN勢壘層(40)形成歐姆接觸；

所述第二柵電極(44)的材料包括自下而上層疊的鎳和金，且與所述第二p-GaN層(41)形成歐姆接觸。

6.根據權利要求1所述的一種Si-GaN單片異質集成反相器，其特征在于，所述第二源電極(42)和所述第二漏電極(43)的厚度均為260nm；

所述第二柵電極(44)的厚度為120-250nm。