[發明專利]一種GaN基雙溝道HEMT及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202210360444.0
• 申請日: 2022-04-07
• 公開（公告）號: CN114883403A
• 公開（公告）日: 2022-08-09
• 發明（設計）人: 李國強;曾凡翊;邢志恒;吳能滔;李善杰
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: H01L29/778
• 分類號: H01L29/778;H01L29/40;H01L29/10;H01L21/335
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 齊鍵

1.一種GaN基雙溝道HEMT，其特征在于，組成包括依次層疊設置的襯底、成核層、緩沖層、GaN下溝道層、第一AlGaN勢壘層、GaN上溝道層、第二AlGaN勢壘層、GaN帽層和鈍化層；所述緩沖層同一面的兩端分別設置有源極金屬電極和漏極金屬電極；所述GaN下溝道層、第一AlGaN勢壘層、GaN上溝道層、第二AlGaN勢壘層、GaN帽層和鈍化層均設置在源極金屬電極和漏極金屬電極之間；所述鈍化層中還設置有至少部分嵌入鈍化層的柵極斜場板和柵漏場板。

2.根據權利要求1所述的GaN基雙溝道HEMT，其特征在于：所述襯底選自SiC襯底、Si襯底中的一種；所述成核層為厚度1nm～5nm的AlN層；所述緩沖層為厚度30nm～60nm的GaN層。

3.根據權利要求1所述的GaN基雙溝道HEMT，其特征在于：所述GaN下溝道層的厚度為2nm～10nm；所述第一AlGaN勢壘層為厚度2nm～10nm的Al_xGaN，x取0.05～0.4；所述GaN上溝道層的厚度為2nm～10nm；所述第二AlGaN勢壘層為厚度4nm～20nm的Al_yGaN，y取0.2～0.5；所述GaN帽層的厚度為2nm～5nm。

4.根據權利要求1～3中任意一項所述的GaN基雙溝道HEMT，其特征在于：所述鈍化層的組成成分包括SiO₂、SiN_x、SiC、HfO₂中的至少一種；所述鈍化層的厚度為100nm～300nm。

5.根據權利要求1～3中任意一項所述的GaN基雙溝道HEMT，其特征在于：所述源極金屬電極的組成成分包括Ti、Al、Ni、Au、Ag、TiN中的至少一種；所述源極金屬電極的寬度為5μm～30μm；所述漏極金屬電極的組成成分包括Ti、Al、Ni、Au、Ag、TiN中的至少一種；所述漏極金屬電極的寬度為5μm～30μm。

6.根據權利要求1～3中任意一項所述的GaN基雙溝道HEMT，其特征在于：所述柵極斜場板的組成成分為功函數3.5eV～6eV的金屬；所述柵極斜場板呈倒立的等腰梯形狀，兩個底的長度分別為3μm～10μm和2μm～9.8μm，銳角角度為15°～50°。

7.根據權利要求1～3中任意一項所述的GaN基雙溝道HEMT，其特征在于：所述柵漏場板的組成成分為功函數3.5eV～6eV的金屬；所述柵漏場板的寬度為3μm～15μm，厚度為50nm～150nm。

8.根據權利要求1～3中任意一項所述的GaN基雙溝道HEMT，其特征在于：所述源極金屬電極和柵極斜場板上表面之間的距離為1μm～5μm；所述漏極金屬電極和柵極斜場板上表面之間的距離為6μm～30μm。

9.權利要求1～8中任意一項所述的GaN基雙溝道HEMT的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)在襯底上依次外延生長成核層、緩沖層、GaN下溝道層、第一AlGaN勢壘層、GaN上溝道層、第二AlGaN勢壘層、GaN帽層和鈍化層；

2)進行光刻，暴露出柵極斜場板制備區域，再刻蝕形成柵極斜場板制備凹槽，再進行合金蒸鍍和剝離，形成柵極斜場板；

3)進行光刻，暴露出柵漏場板制備區域，再刻蝕形成柵漏場板制備凹槽，再進行合金蒸鍍和剝離，形成柵漏場板；

4)進行光刻，暴露出源極金屬電極制備區域和漏極金屬電極制備區域，再進行刻蝕至刻蝕深度達到緩沖層上表面，再進行合金蒸鍍和剝離，形成源極金屬電極和漏極金屬電極，即得GaN基雙溝道HEMT。

10.一種電子設備，其特征在于，組成包括權利要求1～8中任意一項所述的GaN基雙溝道HEMT。