一种氮化镓异质结HEMT制造技术

本实用新型专利技术公开了一种氮化镓异质结HEMT，包括衬底层、第一外延层、第二外延层、介质层、源极、栅极和漏极，所述第一外延层、第二外延层和介质层从下到上依次生长在衬底层上，所述第一外延层和第二外延层接触形成异质结，所述介质层上开设有源极孔和栅极孔，所述源极和栅极分别设置在源极孔和栅极孔内并分别与第二外延层接触，所述衬底层和第一外延层上开设有漏极孔，所述漏极设置在漏极孔内并与第一外延层接触。本实用新型专利技术采用垂直结构，将源极、栅极和漏极设置在不同位置，便于与其他元器件的集成，有效减少集成时空间的占用。

【技术实现步骤摘要】
一种氮化镓异质结HEMT
本技术涉及半导体领域，特别是，涉及一种氮化镓异质结HEMT。
技术介绍
HEMT是一种异质结场效应晶体管，根据半导体物理特性，异质结接触的两种材料由于禁带宽度的不同，电子会从宽禁带的材料流向窄禁带材料中，从而在半导体截面的窄禁带材料的一侧形成量子阱。在无外场条件下，处于量子阱中的电子在垂直异质结接触面方向移动，此量子阱中的电子称为二维电子气。由于沟道中的自由电子远离宽禁带中的杂质的库伦散射，故载流子能获得很高的电子迁移率。氮化镓异质结HEMT由于其禁带宽度大，约为3.36eV、电子饱和速度高，约为1540cm2/V·s和击穿电压高等优点，非常适合于高频、大功率和高温应用。在高温器件以及大功率微波器件方面已经显示出了非常出色的优势。目前市场上以平面型氮化镓异质结HEMT为主，使用时，为了发挥氮化镓异质结HEMT的优势，需要将氮化镓异质结HEMT和其他元器件集成在一起，然而，由于平面型氮化镓异质结HEMT结构的局限性，不便于和其他元器件的集成，占用大量空间，给集成应用造成困难。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足，本技术的目的在于提供氮化镓异质结HEMT，其采用垂直结构，将源极、栅极和漏极设置在不同位置，便于与其他元器件的集成，有效减少集成时空间的占用。为解决上述问题，本技术所采用的技术方案如下：一种氮化镓异质结HEMT，包括衬底层、第一外延层、第二外延层、介质层、源极、栅极和漏极，所述第一外延层、第二外延层和介质层从下到上依次生长在衬底层上，所述第一外延层和第二外延层接触形成异质结，所述介质层上开设有源极孔和栅极孔，所述源极和栅极分别设置在源极孔和栅极孔内并分别与第二外延层接触，所述衬底层和第一外延层上开设有漏极孔，所述漏极设置在漏极孔内并与第一外延层接触。优选的，所述衬底层为蓝宝石衬底或硅衬底，其厚度为3-5μm。优选的，所述第一外延层为GaN层，其厚度为1.5-2.5μm。优选的，所述第二外延层为Al0.25Ga0.75N层，其厚度为20-24nm。优选的，所述介质层为SiO2层，其厚度为优选的，所述源极孔的宽度为2.5-3.5um、深度为所述源极包括源极欧姆金属合金和生长在源极欧姆金属合金上的源极引线，所述源极欧姆金属合金填充在源极孔内，所述源极欧姆金属合金为Ti/Al/Ti/W，厚度为所述源极引线为金属铝，厚度为1.5-2.5μm。优选的，所述栅极孔的宽度为0.5-1.5um，深度为所述栅极填充在栅极孔内，所述栅极为金属铝。优选的，所述漏极孔的孔底至异质结的距离为4-6nm，所述漏极包括漏极欧姆金属合金和生长在漏极欧姆金属合金上的漏极引线，所述漏极欧姆金属合金填充在漏极孔内，所述漏极欧姆金属合金为Ti/Al/Ti/W，厚度为所述漏极引线为金属铝，厚度为3-5μm。优选的，还包括钝化层，所述钝化层生长在介质层上，所述钝化层为SiO2层，其厚度为3-5μm。相比现有技术，本技术的有益效果在于：本技术中氮化镓异质结HEMT采用垂直结构，将源极、栅极和漏极设置在异质结的两侧，便于与其他元器件的集成，有效减少集成时空间的占用。附图说明图1为本技术中氮化镓异质结HEMT结构示意图；其中，1为衬底层、2为第一外延层、3为第二外延层、4为介质层、5为源极、51为源极欧姆金属合金、52为源极引线、6为栅极、7为漏极、71为漏极欧姆金属合金、72为漏极引线、8为钝化层。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本技术作进一步详细说明。如图1所示，为本技术较优实施例中一种氮化镓异质结HEMT，包括衬底层1、第一外延层2、第二外延层3、介质层4、源极5、栅极6和漏极7，第一外延层2、第二外延层3和介质层4从下到上依次生长在衬底层1上，第一外延层2和第二外延层3接触形成异质结，介质层4上开设有源极孔和栅极孔，源极5和栅极6分别设置在源极孔和栅极孔内并分别与第二外延层3接触，衬底层1和第一外延层2上开设有漏极孔，漏极7设置在漏极孔内并与第一外延层2接触。本技术中，源极5、栅极6和漏极7设置在异质结的两侧，即源极5和栅极6设置在器件的正面，漏极7设置在异质结的背面，具体应用时，便于和其他元器件的集成，有效减少集成时空间的占用。具体的，衬底层1为硅衬底，其厚度为4μm，可以理解的，衬底层1也可采用蓝宝石衬底，厚度可选用3-5μm。具体的，第一外延层2为GaN层，其厚度为2μm，可以理解的，厚度也可选用1.5-2.5μm。具体的，第二外延层3为Al0.25Ga0.75N层，其厚度为22nm，可以理解的，厚度也可选用20-24nm。具体的，介质层4为SiO2层，其厚度为可以理解的，厚度也可选用具体的，所述源极孔的宽度为3um、深度为源极5包括源极欧姆金属合金51和生长在源极欧姆金属合金51上的源极引线52，源极欧姆金属合金51填充在源极孔内，源极欧姆金属合金51为Ti/Al/Ti/W，厚度为源极引线52为金属铝，厚度为2μm。可以理解的，所述源极孔的宽度可以为2.5-3.5um、深度可以为源极引线52厚度可以为1.5-2.5μm。具体的，所述栅极孔的宽度为1um，深度为栅极6填充在栅极孔内，栅极6为金属铝，可以理解的，所述栅极孔的宽度可以为0.5-1.5um，深度可以为具体的，所述漏极孔的孔底至异质结的距离为5nm，漏极7包括漏极欧姆金属合金71和生长在漏极欧姆金属合金71上的漏极引线72，漏极欧姆金属合金71填充在漏极孔内，漏极欧姆金属合金71为Ti/Al/Ti/W，厚度为漏极引线72为金属铝，厚度为4μm，可以理解的，所述漏极孔的孔底至异质结的距离为4-6nm，漏极引线72厚度可以为3-5μm。具体的，氮化镓异质结HEMT还包括钝化层8，钝化层8生长在介质层上，钝化层8为SiO2层，其厚度为4μm。可以理解的，钝化层8厚度可以为3-5μm本技术中，源极5、栅极6和漏极7设置在异质结的两侧，即源极5和栅极6设置在器件的正面，漏极7设置在异质结的背面，具体应用时，便于和其他元器件的集成，有效减少集成时空间的占用。对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本技术权利要求的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氮化镓异质结HEMT，其特征在于，包括衬底层、第一外延层、第二外延层、介质层、源极、栅极和漏极，所述第一外延层、第二外延层和介质层从下到上依次生长在衬底层上，所述第一外延层和第二外延层接触形成异质结，所述介质层上开设有源极孔和栅极孔，所述源极和栅极分别设置在源极孔和栅极孔内并分别与第二外延层接触，所述衬底层和第一外延层上开设有漏极孔，所述漏极设置在漏极孔内并与第一外延层接触。

【技术特征摘要】
1.一种氮化镓异质结HEMT，其特征在于，包括衬底层、第一外延层、第二外延层、介质层、源极、栅极和漏极，所述第一外延层、第二外延层和介质层从下到上依次生长在衬底层上，所述第一外延层和第二外延层接触形成异质结，所述介质层上开设有源极孔和栅极孔，所述源极和栅极分别设置在源极孔和栅极孔内并分别与第二外延层接触，所述衬底层和第一外延层上开设有漏极孔，所述漏极设置在漏极孔内并与第一外延层接触。2.如权利要求1所述的氮化镓异质结HEMT，其特征在于，所述衬底层为蓝宝石衬底或硅衬底，其厚度为3-5μm。3.如权利要求1所述的氮化镓异质结HEMT，其特征在于，所述第一外延层为GaN层，其厚度为1.5-2.5μm。4.如权利要求1所述的氮化镓异质结HEMT，其特征在于，所述第二外延层为Al0.25Ga0.75N层，其厚度为20-24nm。5.如权利要求1所述的氮化镓异质结HEMT，其特征在于，所述介质层为SiO2层，其厚度为6.如权利要求1所述的氮化镓异质...

【专利技术属性】
技术研发人员：周炳，
申请(专利权)人：张家港意发功率半导体有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏,32