基于P型GaN漏电隔离层的同质外延氮化镓高电子迁移率晶体管及制作方法技术

本发明专利技术公开了一种基于P型GaN漏电隔离层的同质外延氮化镓高电子迁移率晶体管及制作方法。其自下而上包括衬底、沟道层、AlN插入层、势垒层，其中，衬底采用自支撑氮化镓衬底或厚膜氮化镓基板材料，该衬底与沟道层之间设有P型GaN漏电隔离层和GaN缓冲层，用于隔离和屏蔽衬底表面吸附Si杂质引起的寄生漏电通道；该势垒层的上部依次设有绝缘栅介质层和栅电极，该势垒层的两侧均为欧姆接触区，其欧姆接触区上分别设置源电极和漏电极。本发明专利技术能有效降低异质外延氮化镓材料的位错密度，隔离氮化镓材料同质外延界面寄生漏电，降低材料外延工艺控制难度，提高器件击穿电压和输出功率及工作可靠性，可用于微波功率放大器和射频集成电路芯片。片。片。

【技术实现步骤摘要】
基于P型GaN漏电隔离层的同质外延氮化镓高电子迁移率晶体管及制作方法


[0001]本专利技术属于半导体器件
，特别涉及一种高电子迁移率晶体管，可用于制作固态微波功率放大器和射频集成电路芯片。

技术介绍

[0002]基于宽禁带氮化物半导体材料的高电子迁移率晶体管，具有高频、高功率、高效率、耐高温等优势，是制备固态微波功率放大器的主要器件。经过二十多年的试验研究，器件性能和可靠性取得了提升，逐步从实验研究进入商业应用领域，在5G通信、信息探测等电子装备中获得了广泛应用。为进一步提高GaN HEMT器件的工作频率、输出功率和效率，需要在材料外延技术、器件结构设计、芯片制造工艺、新材料应用方面进行持续创新，逐步改进器件工作线性度和低压工作效率等来满足应用需求。
[0003]由于材料异质外延技术和器件工艺相对成熟，目前的GaN HEMT器件通常在SiC、蓝宝石和Si等衬底材料上异质外延获得。随着氮化镓自支撑衬底制备技术的进步，其成本获得了降低，对GaN HEMT器件同质外延制备提供了支撑。常规GaN HEMT器件结构，如图1所示，其自下而上本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于P型GaN漏电隔离层的同质外延氮化镓高电子迁移率晶体管，自下而上，包括衬底(1)、沟道层(4)、AlN插入层(5)、势垒层(6)，其特征在于：所述衬底(1)采用自支撑氮化镓衬底或厚膜氮化镓基板材料，且与沟道层(4)之间设有P型GaN漏电隔离层(2)和GaN缓冲层(3)，用于隔离和屏蔽衬底表面吸附Si杂质引起的寄生漏电通道；所述势垒层(6)的上部依次设有绝缘栅介质层(7)和栅电极(10)，该势垒层(6)的两侧均为欧姆接触区，其上分别设置源电极(8)和漏电极(9)。2.如权利要求1所述的晶体管，其特征在于：所述P型GaN漏电隔离层(2)，其厚度为100nm
‑
1000nm；所述GaN缓冲层(3)，其厚度为500nm
‑
10μm。3.如权利要求1所述的晶体管，其特征在于：所述沟道层(4)，采用GaN或InGaN，其厚度为10nm
‑
50nm；所述AlN插入层(5)，其厚度为1nm
‑
2nm。4.如权利要求1所述的晶体管，其特征在于：所述势垒层(6)，采用AlGaN、InAlN、ScAlN中的任意一种，其厚度为5nm
‑
30nm；所述绝缘栅介质层(7)，采用Al2O3或HfO2介质层，其厚度为5nm
‑
20nm。5.一种基于P型GaN漏电隔离层的同质外延氮化镓高电子迁移率晶体管的制作方法，其特征在于，包括如下：1)在衬底基片(1)上，利用金属有机物化学气相淀积方法生长厚度为100nm
‑
1000nm的P型GaN漏电隔离层(2)；2)用金属有机物化学气相淀积方法，在P型GaN漏电隔离层(2)上生长厚度为500nm
‑
10μm的GaN缓冲层(3)；3)用金属有机物化学气相淀积方法，在GaN缓冲层(3)上生长厚度为10nm
‑
50nm的沟道层(4)；4)用金属有机物化学气相淀积方法，在沟道层(4)上生长厚度为1nm
‑
2nm的AlN插入层(5)；5)用金属有机物化学气相淀积方法，在AlN插入层(5)上生长厚度为5nm
‑
30nm的势垒层(6)；6)采用光刻工艺在势垒层(6)两侧选定源电极和漏电极欧姆接触区域，向欧姆接触区域注入浓度为(1～5)
×
10
19
cm
‑3的n型Si离子；再采用电子束蒸发工艺，在源电极和漏电极欧姆接触区域...

【专利技术属性】
技术研发人员：薛军帅，李祖懋，吴冠霖，郝跃，张进成，杨雪妍，张赫朋，姚佳佳，孙志鹏，刘芳，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：