复合源场板电流孔径异质结场效应晶体管制造技术

本发明专利技术公开了一种复合源场板电流孔径异质结场效应晶体管，其自下而上包括：漏极(13)、GaN衬底(1)、GaN漂移层(2)、孔径层(3)、两个对称的二级阶梯形的电流阻挡层(4)、沟道层(6)、势垒层(7)、帽层(8)和栅极(12)，沟道层和势垒层的两侧刻有源槽(10)，源槽中淀积有两个源极(11)，帽层两侧刻有两个台阶(9)，除漏极底部以外所有区域覆盖钝化层(14)，两侧的钝化层内制作有复合源场板(15)，该复合源场板是由多个相互独立的浮空场板和一个源场板构成，源场板与源极电气连接，两个电流阻挡层(4)之间形成孔径(5)。本发明专利技术击穿电压高、工艺简单、导通电阻小、成品率高，可用于电力电子系统。

Composite source field; plate current; aperture heterojunction; field-effect transistor

\u672c\u53d1\u660e\u516c\u5f00\u4e86\u4e00\u79cd\u590d\u5408\u6e90\u573a\u677f\u7535\u6d41\u5b54\u5f84\u5f02\u8d28\u7ed3\u573a\u6548\u5e94\u6676\u4f53\u7ba1\uff0c\u5176\u81ea\u4e0b\u800c\u4e0a\u5305\u62ec\uff1a\u6f0f\u6781(13)\u3001GaN\u886c\u5e95(1)\u3001GaN\u6f02\u79fb\u5c42(2)\u3001\u5b54\u5f84\u5c42(3)\u3001\u4e24\u4e2a\u5bf9\u79f0\u7684\u4e8c\u7ea7\u9636\u68af\u5f62\u7684\u7535\u6d41\u963b\u6321\u5c42(4)\u3001\u6c9f\u9053\u5c42(6)\u3001\u52bf\u5792\u5c42(7)\u3001\u5e3d\u5c42(8)\u548c\u6805\u6781(12)\uff0c\u6c9f\u9053\u5c42\u548c\u52bf\u5792\u5c42\u7684\u4e24\u4fa7\u523b\u6709\u6e90\u69fd(10)\uff0c\u6e90\u69fd\u4e2d\u6dc0\u79ef\u6709\u4e24\u4e2a\u6e90\u6781(11)\uff0c\u5e3d\u5c42\u4e24\u4fa7\u523b\u6709\u4e24\u4e2a\u53f0\u9636(9)\uff0c\u9664\u6f0f\u6781\u5e95\u90e8\u4ee5\u5916\u6240\u6709\u533a\u57df\u8986\u76d6\u949d\u5316\u5c42(14)\uff0c\u4e24\u4fa7\u7684\u949d\u5316\u5c42\u5185\u5236\u4f5c\u6709\u590d\u5408\u6e90\u573a\u677f(15)\uff0c\u8be5\u590d\u5408\u6e90\u573a\u677f\u662f\u7531\u591a\u4e2a\u76f8\u4e92\u72ec\u7acb\u7684\u6d6e\u7a7a\u573a\u677f\u548c\u4e00\u4e2a\u6e90\u573a\u677f\u6784\u6210\uff0c\u6e90\u573a\u677f\u4e0e\u6e90\u6781\u7535\u6c14\u8fde\u63a5\uff0c\u4e24\u4e2a\u7535\u6d41\u963b\u6321\u5c42(4)\u4e4b\u95f4\u5f62\u6210\u5b54\u5f84(5)\u3002 The invention has the advantages of high breakdown voltage, simple process, small on resistance and high yield, and can be used in power electronic systems.

【技术实现步骤摘要】
复合源场板电流孔径异质结场效应晶体管
本专利技术属于微电子
，涉及半导体器件，特别是复合源场板电流孔径异质结场效应晶体管，可用于电力电子系统。技术背景功率半导体器件是电力电子技术的核心元件，随着能源和环境问题的日益突出，研发新型高性能、低损耗功率器件就成为提高电能利用率、节约能源、缓解能源危机的有效途径之一。而在功率器件研究中，高速、高压与低导通电阻之间存在着严重的制约关系，合理、有效地改进这种制约关系是提高器件整体性能的关键。随着微电子技术的发展，传统第一代Si半导体和第二代GaAs半导体功率器件性能已接近其材料本身决定的理论极限。为了能进一步减少芯片面积、提高工作频率、提高工作温度、降低导通电阻、提高击穿电压、降低整机体积、提高整机效率，以GaN为代表的宽禁带半导体材料，凭借其更大的禁带宽度、更高的临界击穿电场和更高的电子饱和漂移速度，且化学性能稳定、耐高温、抗辐射等突出优点，在制备高性能功率器件方面脱颖而出，应用潜力巨大。特别是采用GaN基异质结结构的横向高电子迁移率晶体管，即横向GaN基高电子迁移率晶体管HEMT器件，更是因其低导通电阻、高击穿电压、高工作频率等特性本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种复合源场板电流孔径异质结场效应晶体管，包括:GaN衬底(1)、GaN漂移层(2)、孔径层(3)、两个对称的电流阻挡层(4)、沟道层(6)和势垒层(7)，沟道层(6)和势垒层(7)的两侧刻蚀有源槽(10)，两侧源槽(10)中淀积有两个源极(11)，源极(11)之间的势垒层上外延有帽层(8)，帽层(8)两侧刻有两个台阶(9)，帽层(8)上面淀积有栅极(12)，GaN衬底(1)下面淀积有漏极(13)，除漏极(13)底部以外的所有区域完全包裹有钝化层(14)，两侧的钝化层内制作有复合源场板(15)，两个对称的电流阻挡层(4)之间形成孔径(5)，其特征在于：所述两个电流阻挡层(4)，采用由第一阻挡层...

【技术特征摘要】
1.一种复合源场板电流孔径异质结场效应晶体管，包括:GaN衬底(1)、GaN漂移层(2)、孔径层(3)、两个对称的电流阻挡层(4)、沟道层(6)和势垒层(7)，沟道层(6)和势垒层(7)的两侧刻蚀有源槽(10)，两侧源槽(10)中淀积有两个源极(11)，源极(11)之间的势垒层上外延有帽层(8)，帽层(8)两侧刻有两个台阶(9)，帽层(8)上面淀积有栅极(12)，GaN衬底(1)下面淀积有漏极(13)，除漏极(13)底部以外的所有区域完全包裹有钝化层(14)，两侧的钝化层内制作有复合源场板(15)，两个对称的电流阻挡层(4)之间形成孔径(5)，其特征在于：所述两个电流阻挡层(4)，采用由第一阻挡层(41)和第二阻挡层(42)构成的二级阶梯结构，且第一阻挡层(41)位于第二阻挡层(42)的外侧；所述钝化层(14)，是由若干层绝缘介质材料自下而上堆叠而成；所述复合源场板(15)，是由m个浮空场板和一个源场板构成，m个浮空场板自下而上依次为第一场板至第m场板，所有浮空场板相互独立，源场板与源极(11)电气连接，m根据器件实际使用要求确定，其值为大于等于1的整数。2.根据权利要求1所述的器件，其特征在于第一阻挡层(41)的厚度a为0.5～3μm，宽度c为0.2～1μm，第二阻挡层(42)的厚度b为0.3～1μm，宽度d为1.4～3.4μm，a>b。3.根据权利要求1所述的器件，其特征在于复合源场板(15)中，每个浮空场板的厚度L均为0.5～3μm，宽度R均为0.5～5μm。4.根据权利要求1所述的器件，其特征在于同一侧的源场板及各浮空场板，均相互平行，相邻两个场板之间的间距Si不同，且自下而上依次减小，第m场板与源场板的垂直间距为Sm，i为整数且m≥i≥1。5.根据权利要求1所述的器件，其特征在于复合源场板(15)中，同一侧的源场板及各浮空场板均相互平行，且距离GaN漂移层(2)的水平距离T均相等，T近似满足d<3.5a，其中，a为第一阻挡层(41)的厚度，d为第二阻挡层(42)的宽度。6.一种制作复合源场板电流孔径异质结场效应晶体管的方法，包括如下过程：A.在GaN衬底(1)上外延n-型GaN半导体材料，形成GaN漂移层(2)；B.在GaN漂移层(2)上外延n型GaN半导体材料，形成厚度h为0.5～3μm、掺杂浓度为1×1015～1×1018cm-3的孔径层(3)；C.在孔径层(3)上第一次制作掩模，利用该掩模在孔径层内的两侧位置注入剂量为1×1015～1×1016cm-2的p型杂质，制作厚度a与孔径层厚度h相同，宽度c为0.2～1μm的两个第一阻挡层(41)；D.在孔径层(3)和左右第一阻挡层(41)上第二次制作掩模，利用该掩模在左右第一阻挡层(41)之间的孔径层内的两侧注入剂量为1×1015～1×1016cm-2的p型杂质，制作厚度b为0.3～1μm，宽度d为1.4～3.4μm的两个第二阻挡层(42)，两个第一阻挡层(41)与两个第二阻挡层(42)构成两个对称的二级阶梯结构的电流阻挡层(4)，左右电流阻挡层(4)之间形成孔径(5)；E.在两个第一阻挡层...

【专利技术属性】
技术研发人员：毛维，杨翠，马佩军，郝跃，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61