基于纳米沟道的凹槽栅增强型GaN晶体管器件制造技术

本发明专利技术公开了一种基于纳米沟道的凹槽栅增强型GaN晶体管器件，涉及微电子器件技术领域，自下而上包括衬底层、GaN缓冲层、AlGaN势垒层、栅介质层、钝化层、源电极、漏电极和栅电极；将AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管器件栅电极下方的异质结刻蚀形成纳米沟道，则纳米沟道两侧区域不存在二维电子气，栅电极包裹在纳米沟道的上方及两侧壁，由于栅电极从三个方向对沟道内的电子进行调制，栅控能力强，能够很好地抑制短沟效应。当纳米沟道的宽度很小时，沟道内的二维电子气被耗尽，器件实现增强型。采用凹槽栅结构，纳米沟道和凹槽栅共同作用，可以保证器件在实现增强型的同时具有较大的纳米沟道宽度，减小导通电阻。

Notch gate enhancement type GaN transistor device based on nano channel

The invention discloses an enhanced GaN transistor gate based on nano channel, relates to the technical field of microelectronic devices. The model comprises a substrate layer and GaN buffer layer and AlGaN barrier layer, the gate dielectric layer, a passivation layer, a source electrode, a drain electrode and the gate electrode; AlGaN/ GaN heterojunction high electron mobility etching rate below the transistor gate electrode formed nano channel, while nano channel area does not exist on both sides of the two-dimensional electron gas, the gate electrode is wrapped in the top and side walls of nano channel, because the gate electrode from the three directions of electronic channel modulation, grid control ability, can effectively suppress short channel effect. When the width of the channel is very small, the two-dimensional electron gas in the channel is depleted and the device is enhanced. With the groove gate structure, the nano channel and the groove grid work together to ensure that the device has a larger nano channel width while reducing the on resistance.

【技术实现步骤摘要】
基于纳米沟道的凹槽栅增强型GaN晶体管器件
本专利技术涉及微电子器件
，特别是涉及一种基于纳米沟道的凹槽栅增强型GaN晶体管器件。
技术介绍
宽禁带半导体材料GaN具有高临界击穿电场、高电子饱和速度、良好的热稳定性以及较强的抗辐射能力等优点，特别是AlGaN/GaN异质结构材料由于自发极化和压电极化效应具有极高的二维电子气浓度和电子迁移率，被认为是制备耐高温、抗辐射、高频大功率微波功率器件及高速、高压电力开关器件和抗辐射高速数字电路的优良材料。由于极化效应的存在，AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管通常为耗尽型器件，制备增强型器件比较困难，研究进展非常缓慢。耗尽型器件的应用具有局限性。首先，在射频功率应用方面，耗尽型器件必须采用负电压偏置栅极，要求设计独立的电源系统。其次，在电力开关应用方面，为了保证系统的总体安全性，耗尽型器件还要求负偏压系统的运行先于电源通电。此外，在高速数字电路应用方面，增强型器件是构成反相器的必备元件，而反相器是构成复杂数字系统的核心单元。因此，研制出高可靠性的增强型GaN晶体管具有非常重要的意义。目前，国际上对于增强型GaN器件的一种研究思路是通过在栅本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于纳米沟道的凹槽栅增强型GaN晶体管器件，自下而上包括衬底层（6）、GaN缓冲层（7）、AlGaN势垒层（8）、栅介质层（9）、钝化层（10）、源电极（1）、漏电极（2）和栅电极（3）；其特征在于：所述AlGaN势垒层（8）和所述GaN缓冲层（7）形成AlGaN/GaN异质结，所述AlGaN势垒层（8）上方有凹槽，栅电极（3）位于凹槽内并且包裹在AlGaN/GaN异质结的上方和两侧，形成三维环栅结构；所述栅电极（3）下的AlGaN/GaN异质结具有纳米图形，形成纳米沟道（5）；所述纳米沟道（5）两端具有沟道扩展区（4）；所述栅介质层（9）位于所述栅电极（3）之下，所述源电极（1）和所述漏...

【技术特征摘要】
1.一种基于纳米沟道的凹槽栅增强型GaN晶体管器件，自下而上包括衬底层（6）、GaN缓冲层（7）、AlGaN势垒层（8）、栅介质层（9）、钝化层（10）、源电极（1）、漏电极（2）和栅电极（3）；其特征在于：所述AlGaN势垒层（8）和所述GaN缓冲层（7）形成AlGaN/GaN异质结，所述AlGaN势垒层（8）上方有凹槽，栅电极（3）位于凹槽内并且包裹在AlGaN/GaN异质结的上方和两侧，形成三维环栅结构；所述栅电极（3）下的AlGaN/GaN异质结具有纳米图形，形成纳米沟道（5）；所述纳米沟道（5）两端具有沟道扩展区（4）；所述栅介质层（9）位于所述栅电极（3）之下，所述源电极（1）和所述漏电极（2）之间，覆盖在所述AlGaN/GaN异质结顶部并包裹所述纳米沟道（5）的两个侧壁。2.根据权利要求１所述的基于纳米沟道的凹槽栅增强型GaN晶体管器件，其特征在于：所述衬底层（6）为蓝宝石、SiC或GaN。3.根据权利要求１所述的基于纳米沟道的凹槽栅增强型GaN晶体管器件，其特征在于：所述GaN缓冲层（7）厚度为0.5-2.5um。4.根据权利要求１所述的基于纳米沟道的凹槽栅增强型GaN晶体管器件，其特征在于：所述AlGaN势垒层（8）厚度为10-20nm，其中Al含量为15%-30%。5.根据权利要求１所述的基于纳米沟道的...

【专利技术属性】
技术研发人员：周幸叶，冯志红，吕元杰，谭鑫，王元刚，宋旭波，徐鹏，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第十三研究所，
类型：发明
国别省市：河北,13