增强型氮极性面氮化镓晶体管及其制造方法技术

本发明专利技术公开了一种增强型氮极性面氮化镓晶体管及其制造方法，其中，增强型氮极性面氮化镓晶体管包括自下而上依次层叠设置的衬底层、键合层、支撑层、势垒层和材质为GaN的沟道层，沟道层的氮极性面朝上，且源电极和漏电极分别位于沟道层相对的两侧，栅电极位于源电极和漏电极之间，且栅电极与沟道层通过材质为SiN的钝化层连接，沟道层对应栅电极的位置为反转部，反转部的材质为p

【技术实现步骤摘要】
增强型氮极性面氮化镓晶体管及其制造方法


[0001]本专利技术涉及半导体元器件
，尤其涉及一种增强型氮极性面氮化镓晶体管及其制造方法。

技术介绍

[0002]随着人工智能、微电子技术的发展，手机、电脑等电子器件产品为我们的生活工作提供了巨大的便利，但第一代半导体硅材料在某些领域已不能满足人们日新月异的需求。因此，人们不断寻找其它新型半导体材料以实现不同场景的新功能，上世纪90年代，以AlN(氮化铝)、InN(氮化铟)、GaN(氮化镓)等Ⅲ族氮化物为代表的第三代半导体材料，因具有更高的电子迁移率、波长覆盖范围广等特点，在超高速微电子器件，超高频微波器件以及光电器件都有广阔的应用前景。
[0003]现有技术的氮化镓晶体管，因其为镓极性氮化镓，难以降低欧姆接触时的接触电阻，自热效应强，因此晶体管在高频高压的工作状态下热效应紧急累计，导致发热严重，反过来影响器件的基本性能，这一特性限制了镓极性的氮化镓高电子迁移率晶体管在高频射频领域的应用，同时目前的氮化镓高电子迁移率晶体管都是耗尽型器件，由于势垒层与沟道间极化引起的高浓度二维电子气(2D本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种增强型氮极性面氮化镓晶体管，其特征在于，包括自下而上依次层叠设置的衬底层、键合层、支撑层、势垒层和材质为GaN的沟道层，所述沟道层的氮极性面朝上，且所述沟道层上方设置有栅电极和与所述沟道层形成欧姆接触的源电极及漏电极，所述源电极和所述漏电极分别位于所述沟道层相对的两侧，所述栅电极位于所述源电极和所述漏电极之间，且所述栅电极与所述沟道层通过材质为SiN的钝化层连接，所述沟道层对应所述栅电极的位置为反转部，所述反转部的材质为p
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GaN，所述钝化层设置在所述漏电极和所述源电极之间，所述钝化层层叠设置于所述沟道层上方。2.如权利要求1所述的增强型氮极性面氮化镓晶体管，其特征在于，所述衬底层的材质为Si或Al2O3或SiC；和/或，所述键合层的材质为SnIn；和/或，所述支撑层的材质为GaN；和/或，所述势垒层的材质为AlGaN。3.一种增强型氮极性面氮化镓晶体管的制造方法，其特征在于，应用于制造如权利要求1或2所述的增强型氮极性面氮化镓晶体管，包括以下步骤：在腔体内提供一层衬底；在所述衬底上表面依次形成自下而上层叠设置的缓冲层、超晶格层和合并层；在所述合并层上表面依次形成自下而上层叠设置的刻蚀层、沟道层、势垒层、支撑层、键合层和衬底层，获得初始晶体，其中，所述刻蚀层的材质为AlGaN，所述沟道层的材质为GaN；将所述初始晶体上下倒置，以使所述衬底处于所述初始晶体的顶部；剥离所述衬底；刻蚀所述缓冲层、超晶格层和合并层；盖设所述刻蚀层上表面形成第一预设图案，以露出所述第一预设图案下方的所述刻蚀层，并向所述第一预设图案处注入氟离子，以使所述第一预设图案下方对应位置处的所述沟道层发生反转，形成材质为p
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GaN的反转部；刻蚀所述刻蚀层；在所述沟道层上表面形成欧姆接触区，并在所述欧姆接触区内制作漏电极和源电极；在所述沟道层的上表面沉积形成钝化层，其中，所述钝化层的材质为SiN；在所述反转部的上方形成安装区，并在所述安装区内制作栅电极，获得所述增强型氮极性面氮化镓晶体管。4.如权利要求3所述的增强型氮极性面氮化镓晶体管的制造方法，其特征在于，所述在所述衬底上表面依次形成自下而上层叠设置的缓冲层、超晶格层和合并层的步骤包括：通过金属有机化学气相沉积工艺在所述衬底上表面沉积AlN以形成所述缓冲层；通过金属有机化学气相沉积工艺在所述缓冲层上表面沉积多个周期的AlGaN层和GaN层，获得所述超晶格层，其中，将在所述缓冲层上表面依次沉积一层AlGaN层和一层GaN层定义为一个所述周期；通过金属有机化学气相沉积工艺在所述超晶格层上表面沉积GaN以形成所述合并层。5.如权利要求4所述的增强型氮极性面氮化镓晶体管的制造方法，其特征在于，所述通过金属有机化学气相沉积工艺在所述衬底上表面沉积AlN以形成所述缓冲层的步骤包括：
在所述衬底上铺设一层2nm～3nm厚的金属Al；将所述腔体内的温度设置为900℃～950℃，氨气流量设置为1900sccm～2100sccm，三甲基铝流量设置为19sccm～21sccm，腔体压强设置为20Toor～30Toor，三维生长AlN10nm～20nm；将所述腔体内的温度设置为1000℃～1050℃，氨气流量设置为2400sccm～2600sccm，二维生长AlN140nm～160nm，形成所述缓冲层；所述通过金属有机化学气相沉积工艺在所述缓冲层上表面沉积多个周期的AlGaN层和GaN层，获得所述超晶格层的步骤包括：将所述腔体内温度设置为1000℃～1050℃，压强设置为30Toor～40Toor，氨气流量设置为1900sccm～2100sccm，三甲基镓流量设置为19sccm～21sccm，三甲基铝流量设置为9sccm～11sccm，载气流量设置为1900sccm～2100sccm，在所述缓冲层上表面沉积形成厚度为3.6nm～4.4nm的AlGaN层；将所述腔体内温度设置为1000℃～1050℃，压强设置为30Toor～40Toor，氨气流量设置为1900sccm～2100sccm，三甲基镓流量设置为45sccm～55sccm，载气流量设置为1900sccm～2100sccm，在所述AlGaN层上表面沉积形成厚度为7.2nm～8.8nm的GaN层；将所述腔体内温度设置为1000℃～1050℃，压强设置为30Toor～40Toor，氨气流量设置为1900sccm～2100sccm，三甲基镓流量设置为19sccm～21sccm，三甲基铝流量设置为9sccm～11sccm，载气流量设置为1900sccm～2100sccm，在所述GaN层上表面沉积形成厚度为3.6nm～4.4nm的AlGaN层；将所述腔体内温度设置为1000℃～1050℃，压强设置为30Toor～40Toor，氨气流量设置为1900sccm～2100sccm，三甲基镓流量设置为45sccm～55sccm，载气流量设置为1900sccm～2100sccm，在所述AlGaN层上表面沉积形成厚度为7.2nm～8.8nm的GaN层；返回执行所述将所述腔体内温度设置为1000℃～1050℃，压强设置为30Toor～40Toor，氨气流量设置为1900sccm～2100sccm，三甲基镓流量设置为19sccm～21sccm，三甲基铝流量设置为9sccm～11sccm，...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴先民，梁帅，方雪冰，樊永辉，许明伟，樊晓兵，
申请(专利权)人：深圳市汇芯通信技术有限公司，
类型：发明
国别省市：