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(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114899227A(43)申请公布日2022.08.12(21)申请号202210492930.8H01L21/335(2006.01)(22)申请日2022.05.07H01L29/10(2006.01)H01L29/66(2006.01)(71)申请人西安电子科技大学广州研究院地址510555广东省广州市黄埔区中新知识城海丝中心B5、B6、B7栋申请人西安电子科技大学(72)发明人徐美刘志宏樊雨佳许淑宁邢伟川周瑾杨伟涛冯欣张进成郝跃(74)专利代理机构西安智大知识产权代理事务所61215专利代理师段俊涛(51)Int.Cl.H01L29/423(2006.01)H01L29/778(2006.01)权利要求书2页说明书8页附图3页(54)发明名称一种增强型氮化镓基晶体管及其制备方法(57)摘要一种增强型氮化镓基晶体管,自下而上包括衬底、复合缓冲层、沟道层和势垒层,在势垒层上设置有P型氮化物帽层、钝化层、源电极、漏电极和栅电极,P型氮化物帽层在侧面和顶面均被栅电极包围,钝化层布设于栅电极与源电极之间以及栅电极与漏电极之间;栅电极与势垒层形成肖特基接触,源电极和漏电极均与势垒层形成欧姆接触;沟道层与势垒层之间形成异质结,且极化效应在异质结界面的沟道层一侧形成二维电子气沟道。该P型氮化物帽层耗尽了沟道中的部分二维电子气,提高了器件的阈值电压,实现增强型器件的目的,P型氮化物帽层周围的栅电极解决了常规P型氮化物增强型器件栅控能力弱、导通电阻大等问题,且减小了栅长,提高了频率特性。CN114899227ACN114899227A权利要求书1/2页1.一种增强型氮化镓基晶体管,包括自下而上的衬底(1)、复合缓冲层(2)、沟道层(3)和势垒层(4),其特征在于,所述复合缓冲层(2)、沟道层(3)和势垒层(4)均采用三族氮化物半导体,在所述势垒层(4)上设置有P型氮化物帽层(6)、钝化层(5)、源电极(7)、漏电极(8)和栅电极(9),所述P型氮化物帽层(6)在侧面和顶面均被所述栅电极(9)包围,所述钝化层(5)布设于所述栅电极(9)与源电极(7)之间以及所述栅电极(9)与漏电极(8)之间;所述栅电极(9)与势垒层(4)形成肖特基接触,所述源电极(7)和漏电极(8)均与势垒层(4)形成欧姆接触;所述沟道层(3)与势垒层(4)之间形成异质结,并由极化效应在异质结界面的沟道层(3)一侧形成二维电子气沟道,所述P型氮化物帽层(6)使得器件沟道中的二维电子气部分耗尽,使器件在未加栅压下处于关断状态,实现增强型的目的。2.根据权利要求1所述增强型氮化镓基晶体管,其特征在于,所述衬底(1)为硅、蓝宝石、碳化硅、金刚石中的一种。3.根据权利要求1所述增强型氮化镓基晶体管,其特征在于,所述三族氮化物半导体为氮化镓、氮化铝、氮化铟或者其中两种或多于两种组成的多元化合物。4.根据权利要求1所述增强型氮化镓基晶体管,其特征在于,所述复合缓冲层(2)包括三层,自下而上分别为成核层(21)、过渡层(22)与缓冲层(23),所述成核层(21)的材料采用AlN或GaN,厚度100‑300nm;所述过渡层(22)的材料采用AlGaN,厚度为200‑1000nm;所述缓冲层(23)的材料采用GaN或AlGaN,厚度为100‑3000nm。5.根据权利要求1所述增强型氮化镓基晶体管,其特征在于,所述沟道层(3)的材料采用GaN或InGaN,厚度为50nm‑500nm;所述势垒层(4)的材料采用AlGaN或InAlN或AlN或InAlGaN,厚度为2‑40nm;所述钝化层(5)材料采用SiN或SiO2或Al2O3,厚度为10‑300nm;所述P型氮化物帽层(6)的材料采用GaN或InGaN,掺杂杂质为Mg,掺杂浓度为1×1017‑7×1019,厚度为50‑200nm。6.根据权利要求1所述增强型氮化镓基晶体管,其特征在于,所述栅电极(9)采用两层金属,下面一层的材料采用Ti或Ni或Al或Ta或TiN或TaN;所述源电极(7)和所述漏电极(8)采用四层金属,最下面两层的材料采用Ti/Al或Ta/Al或Mo/Al。7.根据权利要求1所述增强型氮化镓基晶体管,其特征在于,所述势垒层(4)与沟道层(3)之间设有一层隔离层(31),隔离层(31)的材料采用AlN,厚度为0.5‑2nm。8.权利要求1所述增强型氮化镓基晶体管的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:S1:在衬底(1)上采用金属有机物化学气相淀积MOCVD方法依次外延生长三族氮化物作为复合缓冲层(2);S2:在复合缓冲层(2)上采用金属有机物化学气相淀积MOCVD方法外延生长沟道层(3)、势垒层(4)和P型氮化物帽层(6);S3:在势垒层(4)和沟道层(3)上制