一种GaN基双沟道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CN114883403A(43)申请公布日2022.08.09(21)申请号202210360444.0(22)申请日2022.04.07(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)发明人李国强曾凡翊邢志恒吴能滔李善杰(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.H01L29/778(2006.01)H01L29/40(2006.01)H01L29/10(2006.01)H01L21/335(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图1页(54)发明名称一种GaN基双沟道HEMT及其制备方法和应用(57)摘要本发明公开了一种GaN基双沟道HEMT及其制备方法和应用。本发明的GaN基双沟道HEMT的组成包括依次层叠设置的衬底、成核层、缓冲层、GaN下沟道层、第一AlGaN势垒层、GaN上沟道层、第二AlGaN势垒层、GaN帽层和钝化层，缓冲层同一面的两端分别设置有源极金属电极和漏极金属电极，GaN下沟道层、第一AlGaN势垒层、GaN上沟道层、第二AlGaN势垒层、GaN帽层和钝化层均设置在源极金属电极和漏极金属电极之间，钝化层中还设置有至少部分嵌入钝化层的栅极斜场板和栅漏场板。本发明的GaN基双沟道HEMT的耐压和抗击穿性能强、可靠性高，适合进行大规模推广应用。CN114883403ACN114883403A权利要求书1/2页1.一种GaN基双沟道HEMT，其特征在于，组成包括依次层叠设置的衬底、成核层、缓冲层、GaN下沟道层、第一AlGaN势垒层、GaN上沟道层、第二AlGaN势垒层、GaN帽层和钝化层；所述缓冲层同一面的两端分别设置有源极金属电极和漏极金属电极；所述GaN下沟道层、第一AlGaN势垒层、GaN上沟道层、第二AlGaN势垒层、GaN帽层和钝化层均设置在源极金属电极和漏极金属电极之间；所述钝化层中还设置有至少部分嵌入钝化层的栅极斜场板和栅漏场板。2.根据权利要求1所述的GaN基双沟道HEMT，其特征在于：所述衬底选自SiC衬底、Si衬底中的一种；所述成核层为厚度1nm～5nm的AlN层；所述缓冲层为厚度30nm～60nm的GaN层。3.根据权利要求1所述的GaN基双沟道HEMT，其特征在于：所述GaN下沟道层的厚度为2nm～10nm；所述第一AlGaN势垒层为厚度2nm～10nm的AlxGaN，x取0.05～0.4；所述GaN上沟道层的厚度为2nm～10nm；所述第二AlGaN势垒层为厚度4nm～20nm的AlyGaN，y取0.2～0.5；所述GaN帽层的厚度为2nm～5nm。4.根据权利要求1～3中任意一项所述的GaN基双沟道HEMT，其特征在于：所述钝化层的组成成分包括SiO2、SiNx、SiC、HfO2中的至少一种；所述钝化层的厚度为100nm～300nm。5.根据权利要求1～3中任意一项所述的GaN基双沟道HEMT，其特征在于：所述源极金属电极的组成成分包括Ti、Al、Ni、Au、Ag、TiN中的至少一种；所述源极金属电极的宽度为5μm～30μm；所述漏极金属电极的组成成分包括Ti、Al、Ni、Au、Ag、TiN中的至少一种；所述漏极金属电极的宽度为5μm～30μm。6.根据权利要求1～3中任意一项所述的GaN基双沟道HEMT，其特征在于：所述栅极斜场板的组成成分为功函数3.5eV～6eV的金属；所述栅极斜场板呈倒立的等腰梯形状，两个底的长度分别为3μm～10μm和2μm～9.8μm，锐角角度为15°～50°。7.根据权利要求1～3中任意一项所述的GaN基双沟道HEMT，其特征在于：所述栅漏场板的组成成分为功函数3.5eV～6eV的金属；所述栅漏场板的宽度为3μm～15μm，厚度为50nm～150nm。8.根据权利要求1～3中任意一项所述的GaN基双沟道HEMT，其特征在于：所述源极金属电极和栅极斜场板上表面之间的距离为1μm～5μm；所述漏极金属电极和栅极斜场板上表面之间的距离为6μm～30μm。9.权利要求1～8中任意一项所述的GaN基双沟道HEMT的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)在衬底上依次外延生长成核层、缓冲层、GaN下沟道层、第一AlGaN势垒层、GaN上沟道层、第二AlGaN势垒层、GaN帽层和钝化层；2)进行光刻，暴露出栅极斜场板制备区域，再刻蚀形成栅极斜场板制备凹槽，再进行合金蒸镀和剥离，形成栅极斜场板；3)进行光刻，暴露出栅漏场板制备区域，再刻蚀形成栅漏场板制备凹槽，再进行合金蒸镀和剥离，形成栅漏场板；4)进行光刻，暴露出源极金属电极制备区域和漏极金属电极制备区域，再进行刻蚀至刻蚀深度达到缓冲层上表面，再进行合金蒸镀和剥离，形成