[發明專利]一種垂直GaN基溝槽場效應晶體管的制備方法

在審

• 申請號: 202210268219.4
• 申請日: 2022-03-17
• 公開（公告）號: CN114695123A
• 公開（公告）日: 2022-07-01
• 發明（設計）人: 劉新科;黃正;劉瀟;林峰;吳鈞燁;黃雙武;黎曉華;賀威
• 申請（專利權）人: 深圳大學
• 主分類號: H01L21/336
• 分類號: H01L21/336;H01L29/06;H01L29/10;H01L29/20;H01L29/201;H01L29/207;H01L23/34
• 代理公司: 深圳尚業知識產權代理事務所(普通合伙) 44503
• 代理人: 楊勇

1.一種垂直GaN基溝槽場效應晶體管的制備方法，其特征在于，包括下述步驟：

在雙面拋光的n型高摻雜自支撐GaN襯底上生長異質外延薄膜；

在外延薄膜上進行刻蝕，形成垂直溝槽和垂直臺面結構，并在垂直溝槽內蒸鍍金屬膜形成p體層電極；

在垂直溝槽中的p體層電極區域以外的器件表面制備Al₂O₃薄膜作為柵極，酸洗鈍化后在Al₂O₃薄膜表面蒸鍍金屬薄膜，退火形成歐姆接觸電極；

在p體層電極表面蒸鍍S，并在歐姆接觸電極的金屬薄膜上沉積鈍化層隔離臺面，以及采用場板端接的方法消除隔離臺面周圍PN結邊緣聚集的峰值電場。

2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，在雙面拋光的n型高摻雜自支撐GaN襯底上生長異質外延薄膜，包括：

在n-型GaN襯底上生長厚度為10～15μm，輕摻雜載流子濃度約為5.0×10¹⁵cm^-3～9.0×10¹⁵cm^-3的n型輕Si摻雜的n-型GaN作為漂移層；

在n-型GaN襯底上生長厚度為200～300nm，重摻雜形成的p型AlGaN，其中，掩埋層p型AlGaN的Al的含量從7％到0％的線性梯度，儲存為通道區域；

在p型AlGaN上生長厚度為0.1～0.3μm的重摻雜n+型GaN作為源級接觸層，其中，摻雜密度為2×10¹⁸cm^-3到5×10¹⁸cm^-3。

3.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，在外延薄膜上進行刻蝕，包括：采用Cl₂流量15-50sccm，功率50-100W對外延薄膜進行離子刻蝕。

4.據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，在外延薄膜上進行刻蝕，包括：采用Cl₂的流量40～60sccm，功率10～30W對外延薄膜進行感應耦合等離子體對外延薄膜進行刻蝕。

5.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，垂直溝槽的寬度為0.1～0.3μm。

6.根據權利要求1或5所述的制備方法，其特征在于，垂直臺面的高度為1.5～2μm。

7.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，在制備柵極時，采用電子束蒸發工藝蒸發金屬結構為Ni/Au的合金。

8.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，鈍化隔離臺面為SiO₂薄膜或SiN₄薄膜。

9.根據權利要求1或8所述的制備方法，其特征在于，鈍化隔離臺面的厚度為200～600nm。

10.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，柵極和p體層電極分別為Ti/Au和Pd。