一种基于Cu衬底HEMT器件及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种基于Cu衬底HEMT器件及其制备方法，属于HEMT器件领域。所述HEMT器件包括Cu衬底、碳掺杂GaN高阻层、本征GaN沟道层、AlN插入层、AlGaN势垒层、栅电极、源电极以及漏电极。本发明专利技术采用脉冲激光沉积法，在高热导率的Cu衬底上制得晶体质量优良、异质界面清晰的HEMT氮化物薄膜，包括高掺杂GaN高阻层、本征GaN沟道层、AlN插入层、AlGaN势垒层。同时，基于上述的HEMT氮化物薄膜，成功制备了散热良好、性能稳定的Cu衬底HEMT器件。此外，本发明专利技术与传统的CMOS工艺相兼容，在制备过程中无复杂操作和其他有害副产物产生，为未来大功率电子器件热稳定性问题提供解决方案。

A HEMT device based on Cu substrate and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种基于Cu衬底HEMT器件及其制备方法
本专利技术属于HEMT器件领域，具体涉及一种基于Cu衬底HEMT器件及其制备方法。
技术介绍
氮化镓（GaN）基高电子迁移率晶体管（HEMT）因其具有高功率密度、高饱和电流、高跨导以及高截至频率等优良特性，广泛应用于电力电子和微波功率领域。目前，随着GaN基HEMT器件功率密度不断提高以及尺寸不断缩小，器件的热耗散也不断增加，这将导致器件性能退化、输出功率降低以及失效率增加，严重甚至发生失效。为了解决此问题，国内外研究人员提出多种散热方式来改善器件高温稳定性。然而，失效的电子产品中仍然有超过一半是由温度问题引起。因此，器件的热可靠性问题尚未得到解决。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足，本专利技术提供了一种基于Cu衬底HEMT器件及其制备方法。本专利技术在低温范围（600℃~700℃）下，实现了高质量氮化物异质外延，不同功能层之间界面清晰，达到标准HEMT器件对材料的性能要求。本专利技术能够解决HEMT器件在大输出功率下的热稳定性问题。同时，设计高掺杂GaN绝缘层，防止引入本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于Cu衬底HEMT器件，其特征在于，包括Cu衬底（1）、碳掺杂GaN高阻层（2）、本征GaN沟道层（3）、AlN插入层（4）、AlGaN势垒层（5）、栅电极（6）、源电极（7）以及漏电极（8）；/n所述碳掺杂GaN高阻层（2）在Cu衬底（1）上，所述本征GaN沟道层（3）在碳掺杂GaN高阻层（2）上，所述AlN插入层（4）在本征GaN沟道层（3）上，所述AlGaN势垒层（5）在AlN插入层（4）上；所述栅电极（6）、源电极（7）以及漏电极（8）均与AlGaN势垒层（5）上表面接触，其中，栅电极（6）与AlGaN势垒层（5）形成肖特基接触，源电极（7）与漏电极（8）与AlGaN势垒层（...

【技术特征摘要】
1.一种基于Cu衬底HEMT器件，其特征在于，包括Cu衬底（1）、碳掺杂GaN高阻层（2）、本征GaN沟道层（3）、AlN插入层（4）、AlGaN势垒层（5）、栅电极（6）、源电极（7）以及漏电极（8）；
所述碳掺杂GaN高阻层（2）在Cu衬底（1）上，所述本征GaN沟道层（3）在碳掺杂GaN高阻层（2）上，所述AlN插入层（4）在本征GaN沟道层（3）上，所述AlGaN势垒层（5）在AlN插入层（4）上；所述栅电极（6）、源电极（7）以及漏电极（8）均与AlGaN势垒层（5）上表面接触，其中，栅电极（6）与AlGaN势垒层（5）形成肖特基接触，源电极（7）与漏电极（8）与AlGaN势垒层（5）形成欧姆接触。


2.根据权利要求1所述的一种基于Cu衬底HEMT器件，其特征在于，所述碳掺杂GaN高阻层中掺杂浓度为1017~1018cm-3。


3.根据权利要求1所述的一种基于Cu衬底HEMT器件，其特征在于，所述AlGaN势垒层中Al元素摩尔含量为0.02-0.4。


4.根据权利要求1所述的一种基于Cu衬底HEMT器件，其特征在于，所述碳掺杂GaN高阻层、本征GaN沟道层、AlN插入层、AlGaN势垒层的厚度分别为2~4μm、2~4μm、1~2nm和15~20nm；所述源电极、漏电极的结构为10nmTi/40nmAl/50nmNi/100nmAu；所述栅电极的结构为50nmNi/150nmAu。


5.制备权利要求1-4任一项所述的一种基于Cu衬底HEMT器件的方法，其特征在于，包括以下...

【专利技术属性】
技术研发人员：李国强，唐鑫，王文樑，胡智凯，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东;44