[發(fā)明專利]雙異質結氮極性面氮化鎵晶體管及其制造方法

在審

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• 申請日: 2023-02-27
• 公開（公告）號: CN116314284A
• 公開（公告）日: 2023-06-23
• 發(fā)明（設計）人: 吳先民;方雪冰;梁帥;樊永輝;許明偉;樊曉兵
• 申請（專利權）人: 深圳市匯芯通信技術有限公司
• 主分類號: H01L29/20
• 分類號: H01L29/20;H01L29/06;H01L21/335;H01L29/778
• 代理公司: 深圳市恒程創(chuàng)新知識產(chǎn)權代理有限公司 44542
• 代理人: 鄢紫君

本發(fā)明公開了一種雙異質結氮極性面氮化鎵晶體管及其制造方法，其中，雙異質結氮極性面氮化鎵晶體管包括自下而上依次層疊設置的襯底層、鍵合層、支撐層、勢壘層、材質為GaN的溝道層和材質為AlGaN的阻擋層，支撐層的材質為p?GaN，溝道層的氮極性面朝上，且溝道層上方設置有柵電極和與溝道層形成歐姆接觸的源電極及漏電極，柵電極與阻擋層之間形成肖特基接觸，柵電極與源電極之間及柵電極與漏電極之間均形成有鈍化層。本發(fā)明通過在柵電極與溝道層的氮極性面之間設置一層材質為AlGaN的阻擋層，阻擋層覆蓋在溝道層上表面，使得載流子在氮化鎵溝道層局域性更大，即具有更強的溝道效應抑制能力，降低晶體管的漏電；支撐層材質為p?GaN，可以降低晶體管與地之間的漏電。

技術領域

本發(fā)明涉及半導體元晶體管技術領域，尤其涉及一種雙異質結氮極性面氮化鎵晶體管及其制造方法。

背景技術

隨著人工智能、微電子技術的發(fā)展，手機、電腦等電子晶體管產(chǎn)品為我們的生活工作提供了巨大的便利，但第一代半導體硅材料在某些領域已不能滿足人們日新月異的需求。因此，人們不斷尋找其它新型半導體材料以實現(xiàn)不同場景的新功能，上世紀90年代，以AlN(氮化鋁)、InN(氮化銦)、GaN(氮化鎵)等Ⅲ族氮化物為代表的第三代半導體材料，因具有更高的電子遷移率、波長覆蓋范圍廣等特點，在超高速微電子晶體管，超高頻微波晶體管以及光電晶體管都有廣闊的應用前景。

現(xiàn)有技術的鎵極性氮化鎵晶體管，由于功函數(shù)較小，難以降低歐姆接觸時的接觸電阻，導致晶體管自熱效應強，因此晶體管在高頻高壓的工作狀態(tài)下熱效應緊急累計，導致發(fā)熱嚴重，反過來影響晶體管的基本性能，這一特性限制了鎵極性的氮化鎵高電子遷移率晶體管在高頻射頻領域的應用，現(xiàn)有技術的鎵極性氮化鎵晶體管，通過外延生長一層鎵極性氮化鎵，通過剝離技術使外延層氮化鎵反轉成氮極性氮化鎵來進行二次外延，這樣的步驟工藝步驟多，且在二次外延是引入的缺陷一般多于鎵極性的氮化鎵，這樣使得晶體管在關態(tài)時漏電嚴重，影響晶體管的性能。

發(fā)明內容

本發(fā)明的主要目的在于提供一種雙異質結氮極性面氮化鎵晶體管及其制造方法，旨在解決現(xiàn)有的氮化鎵晶體管漏電嚴重以及晶體質量差的問題。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種雙異質結氮極性面氮化鎵晶體管，包括自下而上依次層疊設置的襯底層、鍵合層、支撐層、勢壘層、材質為GaN的溝道層和材質為AlGaN的阻擋層，所述支撐層的材質為p-GaN，所述溝道層的氮極性面朝上，且所述溝道層上方設置有柵電極和與所述溝道層形成歐姆接觸的源電極及漏電極，所述源電極和所述漏電極分別位于所述溝道層相對的兩側，所述阻擋層的兩側分別與所述源電極和所述漏電極連接，所述柵電極位于所述源電極和所述漏電極之間，且所述柵電極設置于所述阻擋層上，所述柵電極與所述阻擋層之間形成肖特基接觸，所述柵電極與所述源電極之間及所述柵電極與所述漏電極之間均形成有材質為SiN的鈍化層，所述鈍化層層疊設置于所述阻擋層上方。

優(yōu)選地，所述襯底層的材質為Si或Al2O3或SiC；和/或，

所述鍵合層的材質為SnIn；和/或，

所述勢壘層的材質為AlGaN。

本發(fā)明還提供一種雙異質結氮極性面氮化鎵晶體管的制造方法，應用于制造上述的晶體管，包括以下步驟：

在腔體內提供一層襯底；

在所述襯底上表面依次形成自下而上層疊設置的緩沖層、超晶格層和合并層；

在所述合并層上表面依次形成自下而上層疊設置的阻擋層、溝道層和勢壘層、支撐層、鍵合層和襯底層，獲得初始晶體，其中，所述阻擋層的材質為AlGaN，所述支撐層的材質為p-GaN；

將所述初始晶體上下倒置，以使所述襯底處于所述初始晶體的頂部；

剝離所述襯底；

刻蝕所述緩沖層、超晶格層和合并層；