一种GaN基HEMT及其制备方法和应用.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115939188A(43)申请公布日2023.04.07(21)申请号202211554953.3(22)申请日2022.12.06(71)申请人华南理工大学地址510641广东省广州市天河区五山路381号(72)发明人李国强罗玲吴能滔(74)专利代理机构广州嘉权专利商标事务所有限公司44205专利代理师齐键(51)Int.Cl.H01L29/40(2006.01)H01L29/06(2006.01)H01L29/778(2006.01)H01L21/335(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图4页(54)发明名称一种GaN基HEMT及其制备方法和应用(57)摘要本发明公开了一种GaN基HEMT及其制备方法和应用。本发明的GaN基HEMT的组成包括依次层叠设置的衬底、GaN缓冲层、GaN沟道层、AlGaN势垒层和钝化层，还包括源极、栅极、漏极和GaN帽层，源极、栅极和漏极中至少有一个设置有场板。本发明的GaN基HEMT的制备方法包括以下步骤：1)在衬底上依次外延生长GaN缓冲层、GaN沟道层、AlGaN势垒层和GaN帽层；2)沉积钝化层；3)沉积源极和漏极；4)沉积栅极；5)沉积场板。本发明的GaN基HEMT具有击穿电压大、稳定性和可靠性高等优点，且其制备方法简单、可行性高、可重复性高，适合在高温、高压条件下的大功率应用。CN115939188ACN115939188A权利要求书1/1页1.一种GaN基HEMT，其特征在于，组成包括依次层叠设置的衬底、GaN缓冲层、GaN沟道层、AlGaN势垒层和钝化层，还包括源极、栅极、漏极和GaN帽层；所述源极与AlGaN势垒层形成欧姆接触，且与钝化层接触；所述栅极至少部分贯穿钝化层，且与AlGaN势垒层形成肖特基接触；所述漏极与AlGaN势垒层形成欧姆接触，且与钝化层接触；所述GaN帽层设置在钝化层内部，且设置在栅极和漏极之间的区域；所述GaN帽层与AlGaN势垒层接触形成自然极化结；所述源极、栅极和漏极中至少有一个设置有场板。2.根据权利要求1所述的GaN基HEMT，其特征在于：所述GaN帽层的长度小于栅极和漏极之间的距离。3.根据权利要求2所述的GaN基HEMT，其特征在于：所述GaN帽层由多个独立的区域构成。4.根据权利要求1～3中任意一项所述的GaN基HEMT，其特征在于：所述GaN帽层的厚度为15nm～60nm。5.根据权利要求1～3中任意一项所述的GaN基HEMT，其特征在于：所述GaN帽层的掺杂方式为非故意掺杂或P型掺杂。6.根据权利要求1～3中任意一项所述的GaN基HEMT，其特征在于：所述GaN缓冲层的厚度为2μm～5μm；所述GaN沟道层的厚度为10nm～20nm；所述AlGaN势垒层的厚度为15nm～30nm；所述钝化层的厚度为400nm～600nm。7.根据权利要求1～3中任意一项所述的GaN基HEMT，其特征在于：所述AlGaN势垒层中Al的质量百分含量为15％～35％。8.根据权利要求1～3中任意一项所述的GaN基HEMT，其特征在于：所述钝化层的组成成分包括Si3N4、SiO2、Al2O3、GaO、MgO、AlN中的至少一种。9.一种如权利要求1～8中任意一项所述的GaN基HEMT的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)采用金属有机化学气相淀积法在衬底上依次外延生长GaN缓冲层、GaN沟道层、AlGaN势垒层和GaN帽层，再进行退火；2)采用金属有机化学气相淀积法沉积钝化层；3)采用电感耦合等离子体刻蚀法在钝化层上刻蚀出源极制备区域和漏极制备区域，再采用电子束蒸发沉积法沉积源极和漏极，再进行退火处理；4)采用电感耦合等离子体刻蚀法在钝化层上刻蚀出栅极制备区域，再采用电子束蒸发沉积法沉积栅极；5)采用电子束蒸发沉积法沉积场板，即得GaN基HEMT。10.一种电子设备，其特征在于，组成包括权利要求1～8中任意一项所述的GaN基HEMT。2CN115939188A说明书1/5页一种GaN基HEMT及其制备方法和应用技术领域[0001]本发明涉及半导体器件技术领域，具体涉及一种GaN基HEMT及其制备方法和应用。背景技术[0002]随着微波与射频技术的快速发展，现有的Si基功率器件和GaAs基功率器件在面对高温、高耐压、抗辐射、大功率、高效率、超带宽等工作条件时已经无法完全满足相应的性能要求，微波功率器件的研究重心开始转向宽禁带半导体材料器件。[0003]氮化镓(GaN)具有禁带宽度大、击穿电压高、极化效应显著等特性，而以AlGaN/GaNHEMT为代表的GaN基高电子迁移率晶体管(HEMT)具有电子浓度高、电子迁移率大、击穿电压大(高达3.4MV/cm)等优点，特别适用于高场条件下的大功率