一种GaN侧墙绝缘栅鳍式高电子迁移率晶体管及其制造方法技术

本发明专利技术涉及一种GaN侧墙绝缘栅鳍式高电子迁移率晶体管及其制造方法，本发明专利技术的晶体管的结构自下而上依次包括衬底、缓冲层、势垒层、钝化层；所述势垒层上方的一端设有源极和另一端设有漏极；位于源极和漏极之间的势垒层的上方设有钝化层，所述钝化层中设有凹槽，其特征在于，还包括GaN基三维鳍片和栅极，所述GaN基三维鳍片的侧墙设有绝缘介质；所述栅极的一部分覆盖在凹槽内的势垒层上，形成肖特基接触；所述栅极的另一部分覆盖在GaN基三维鳍片的侧墙的绝缘介质上，形成绝缘栅结构。本发明专利技术的GaN基三维鳍式器件具有栅漏电小，输出电流高，栅控能力好、频率特性高的优点，可用于大功率微波功率器件。

GaN side wall insulated grid fin type high electron mobility transistor and manufacturing method thereof

The invention relates to a side wall GaN insulated gate fin high electron mobility transistor and its manufacturing method, bottom-up structure of the invention of the transistor comprises a substrate, a buffer layer, a barrier layer, a passivation layer; one end of the barrier layer is arranged above the source and the other end is provided with a drain located above the source and drain; the barrier layer between a passivation layer, the passivation layer is provided with a groove, which is characterized in that also includes GaN based 3D fin and gate, the side wall of the GaN based 3D fin is provided with an insulating medium; the gate part covered in grooves in the barrier layer, the formation of the Schottky contact; the gate of the other part is covered with an insulating dielectric in GaN based 3D fin side wall, forming an insulating gate structure. The GaN based three-dimensional fin type device has the advantages of small gate leakage, high output current, good grid control capability and high frequency characteristics, and can be used in high-power microwave power devices.

【技术实现步骤摘要】
一种GaN侧墙绝缘栅鳍式高电子迁移率晶体管及其制造方法
本专利技术属于半导体器件制备的
，特别是涉及一种GaN侧墙绝缘栅鳍式高电子迁移率晶体管及其制造方法。技术背景第三代半导体GaN基高电子迁移率晶体管(HEMT)具有输出功率密度大、宽禁带、高饱和速度、高击穿场强等优点，已成为制造高频、高效、大功率固态电子器件的主流技术，有力推动了无线基站、卫星通信、医疗、雷达、绿色能源等领域的发展。通过纵向、横向缩小器件尺寸，GaN平面器件的频率不断提升。然而由于势垒层厚度的限制，进一步缩小栅长会导致栅静电控制能力变弱，器件漏电增加，短沟道效应(SCEs)恶化，漏致势垒降低效应(DIBL)和亚阈值摆幅(SS)增大，制约器件频率特性进一步提高。众所周知，在Si基半导体体系中，为了抑制SCEs，人们提出了非平面三维栅FinFET结构，相对于平面结构，其表现出更佳的静电控制能力，出色的SS、DIBL与关态漏电特性等。最近，这种先进的三维栅概念正在被移植到GaN器件中。2013年，KotaOhi等人对FinFET结构的基本直流特性进行了研究，结果表明，由于三维非平面结构更好的栅控能力，FinFE本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种GaN侧墙绝缘栅鳍式高电子迁移率晶体管，该晶体管的结构自下而上依次包括衬底(1)、缓冲层(2)、势垒层(3)、钝化层(6)；所述势垒层(3)上方的一端设有源极(4)和另一端设有漏极(5)；位于源极(4)和漏极(5)之间的势垒层(3)的上方设有钝化层(6)，所述钝化层(6)中设有凹槽，其特征在于，还包括GaN基三维鳍片和栅极(8)，所述GaN基三维鳍片的侧墙设有绝缘介质(7)；所述栅极(8)的一部分覆盖在凹槽下的势垒层(3)上，形成肖特基接触；所述栅极(8)的另一部分覆盖在GaN基三维鳍片的侧墙的绝缘介质(7)上，形成绝缘栅结构。

【技术特征摘要】
1.一种GaN侧墙绝缘栅鳍式高电子迁移率晶体管，该晶体管的结构自下而上依次包括衬底(1)、缓冲层(2)、势垒层(3)、钝化层(6)；所述势垒层(3)上方的一端设有源极(4)和另一端设有漏极(5)；位于源极(4)和漏极(5)之间的势垒层(3)的上方设有钝化层(6)，所述钝化层(6)中设有凹槽，其特征在于，还包括GaN基三维鳍片和栅极(8)，所述GaN基三维鳍片的侧墙设有绝缘介质(7)；所述栅极(8)的一部分覆盖在凹槽下的势垒层(3)上，形成肖特基接触；所述栅极(8)的另一部分覆盖在GaN基三维鳍片的侧墙的绝缘介质(7)上，形成绝缘栅结构。2.根据权利要求1所述的一种GaN侧墙绝缘栅鳍式高电子迁移率晶体管，其特征在于，所述的侧墙的绝缘介质(7)的材质包括SiN、SiO2、Al2O3、Ta2O5、HfO2、AlN中的一种。3.根据权利要求1所述的一种GaN侧墙绝缘栅鳍式高电子迁移率晶体管的制造方法，其特征在于，包括如下具体步骤：1)在衬底(1)上依次生长缓冲层(2)和势垒层(3)；2)在所述势垒层(3)上光刻源漏图形，并淀积源漏金属，然后通过热退火分别制作源极(4)和漏极(5)；3)在所述势垒层(3)沉积钝化层(6)；4)在所述钝化层(6)上制作有源区掩模，随后采用刻蚀或离子注入方式进行器件隔离，形成有源区；5)在所述钝化层(6)上定义GaN基三维鳍片掩模，采用RIE或ICP刻蚀方式去除钝化层(6)，随后干法刻蚀势垒层(3)和缓冲层(2)，形成周期排列的GaN基三维鳍片；6)在所述钝化层(6)上制作栅脚掩模，随后通过RIE或ICP刻蚀方式去除GaN基三维鳍片上方的钝化层(6)，暴露出所述势垒层(3)；7)生长绝缘介质并覆盖在GaN基三维鳍片的势垒层(3)上方与GaN基三维鳍片的侧壁以及圆片的其它位置；8)通过RIE或ICP刻蚀方式去除GaN基三维鳍片侧壁以外的绝缘介质，形成侧墙的绝缘介质(7)；9)在所述钝化层(6)上定义栅帽掩模，通过蒸发或溅射方式沉积栅金属，剥离形成栅极(8)；10)在所述钝化层(6)上定义互联开孔区掩模，刻蚀形成互...

【专利技术属性】
技术研发人员：张凯，孔月婵，孔岑，陈堂胜，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第五十五研究所，
类型：发明
国别省市：江苏,32