金刚石衬底GaNHEMT与氢终端MOSFET集成结构及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种金刚石衬底GaN HEMT与氢终端MOSFET集成结构及其制备方法，所述结构包括金刚石衬底层、外延结构、第一源电极、第一漏电极、第一栅电极、第一介质层、第二源电极、第二漏电极、第二栅电极以及第二介质层，其中，外延结构设置在金刚石衬底层上；第一源电极和第一漏电极间隔设置在金刚石衬底层的上表面，第一介质层覆盖在第一源电极与第一漏电极之间的金刚石衬底层上，第一栅电极设置在第一介质层上；第二源电极、第二漏电极和第二栅电极间隔设置在外延结构上，外延结构的表面上设置第二介质层。本发明专利技术实现了基于金刚石衬底的GaN HEMT器件与氢终端金刚石MOSFET集成结构，利用金刚石层实现对GaN HEMT器件的散热，有效降低器件结温。降低器件结温。降低器件结温。

【技术实现步骤摘要】
金刚石衬底GaN HEMT与氢终端MOSFET集成结构及其制备方法


[0001]本专利技术属于半导体器件
，具体涉及一种金刚石衬底GaN HEMT与氢终端MOSFET集成结构及其制备方法。

技术介绍

[0002]近年来，由于第三代半导体材料GaN具有宽禁带宽度、高击穿电场以及高电子饱和速度等优点，使其在军事、航空航天、通讯等高频大功率领域有其独特优势。但是超高的半导体器件集成度和基于GaN的器件在高频大功率领域的应用，伴随的高产热现象也不容忽视，器件的自热效应积累不仅会使器件饱和电流、跨导等基本性能下降，更严重时可能会使器件失效。
[0003]GaN自身的热导率只有130W/(m
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K)(瓦/米
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开尔文)，目前的GaN HEMT常用的衬底主要包括SiC(碳化硅)衬底、Si(硅)衬底以及蓝宝石衬底等。其中，即便是使用较高热导率的SiC衬底，其散热性能也远不能满足GaN效应管在微波大功率领域的应用。此外，目前逻辑电路中硅基MOSFET器件最高工作温度为125℃，超过此工作温度的硅基器件的电学性能将本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种金刚石衬底GaN HEMT与氢终端MOSFET集成结构，其特征在于，包括金刚石衬底层(1)、外延结构、第一源电极(2)、第一漏电极(3)、第一栅电极(4)、第一介质层(5)、第二源电极(6)、第二漏电极(7)、第二栅电极(8)以及第二介质层(9)，其中：所述外延结构设置在所述金刚石衬底层(1)上且部分覆盖所述金刚石衬底层(1)的上表面；所述第一源电极(2)和所述第一漏电极(3)间隔设置在所述金刚石衬底层(1)的上表面，所述第一介质层(5)覆盖在所述第一源电极(2)与所述第一漏电极(3)之间的金刚石衬底层(1)上，所述第一栅电极(4)设置在所述第一介质层(5)上；所述第二源电极(6)、所述第二漏电极(7)和第二栅电极(8)间隔设置在所述外延结构上，所述外延结构未被所述第二源电极(6)、所述第二漏电极(7)和第二栅电极(8)覆盖的区域设置所述第二介质层(9)。2.根据权利要求1所述的金刚石衬底GaN HEMT与氢终端MOSFET集成结构，其特征在于，所述外延结构包括GaN缓冲层(10)和AlGaN势垒层(11)，其中，所述GaN缓冲层(10)位于所述金刚石衬底层(1)的上表面，所述AlGaN势垒层(11)位于所述GaN缓冲层(10)的上表面。3.根据权利要求1所述的金刚石衬底GaN HEMT与氢终端MOSFET集成结构，其特征在于，所述金刚石衬底(1)未被外延结构覆盖的上表面经过氢终端处理并在氢终端金刚石表面形成有一层2DHG。4.根据权利要求1所述的金刚石衬底GaN HEMT与氢终端MOSFET集成结构，其特征在于，所述第一介质层(5)的材料为Al2O3，所述第二介质层(5)的材料为SiN，所述第一源电极(2)和所述第一漏电极(3)的材料均为Au。5.根据权利要求1所述的金刚石衬底GaN HEMT与氢终端MOSFET集成结构，其特征在于，所述第二源电极(6)和所述第二漏电极(7)的材料均为Ti、Al、Ni和Au四层金属组成的金属堆栈结构，并且均与所述外延结构形成欧姆接触。6.一种金刚石衬底GaN HEMT与氢终端MOSFET集成结构的制备方法，其特征在于，包括：选取具有外延结构的金刚...

【专利技术属性】
技术研发人员：武玫，马晓华，李仕明，侯斌，杨凌，张濛，郝跃，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：