[发明专利]一种基于三维复合漏极的GaN高电子迁移率晶体管及其制造方法

权利要求书

1.一种基于三维复合漏极的GaN高电子迁移率晶体管，包括衬底(1)、缓冲层(2)、势垒层(3)、源极(4)、欧姆漏极(5)、钝化层(6)、GaN基三维鳍片(7)、肖特基漏极(8)和栅极(9)；所述GaN高电子迁移率晶体管的结构自下而上依次包括衬底(1)、缓冲层(2)、势垒层(3)，所述势垒层(3)的上方自左向右依次平行设有源极(4)、钝化层(6)、肖特基漏极(8)、欧姆漏极(5)，所述钝化层(6)的上方设有栅极(9)；其特征在于，所述欧姆漏极(5)靠近栅极(9)的一侧设有三维肖特基二极管；所述三维肖特基二极管与欧姆漏极(5)构成三维复合漏极；所述三维肖特基二极管的结构包括周期性排列的GaN基三维鳍片(7)和肖特基漏极(8)；所述GaN基三维鳍片(7)之间设有刻蚀形成的隔离槽；所述肖特基漏极(8)的一部分包裹于所述GaN基三维鳍片(7)的上方和两侧，另一部分覆盖于所述GaN基三维鳍片(7)的相邻之间的隔离槽上。

2.根据权利要求1所述的一种基于三维复合漏极的GaN高电子迁移率晶体管，其特征在于，所述GaN基三维鳍片(7)的高度为30～500nm、宽度为50～1000nm、长度L_SCH为0.5～10μm；所述GaN基三维鳍片(7)的数量为n≥1，GaN基三维鳍片(7)的相邻之间的间距为50～1000nm。

3.根据权利要求1所述的一种基于三维复合漏极的GaN高电子迁移率晶体管，其特征在于，所述肖特基漏极(8)与栅极(9)的金属种类相同或者不同；所述肖特基漏极(8)与栅极(9)的厚度相同或者不同。

4.根据权利要求1-3任一项所述的一种基于三维复合漏极的GaN高电子迁移率晶体管的制造方法，其特征在于，包括如下具体步骤：

1)在衬底(1)的上方依次生长缓冲层(2)和势垒层(3)；

2)在所述势垒层(3)的上方光刻源极与欧姆漏极图形，并淀积欧姆金属，然后在N₂氛围中进行热退火，分别制作源极(4)和欧姆漏极(5)；

3)在所述势垒层(3)的上方沉积钝化层(6)；

4)在所述钝化层(6)的上方制作有源区掩模，随后采用刻蚀或离子注入方式进行隔离，形成有源区；

5)在所述钝化层(6)的上方制作栅脚与肖特基漏极(8)的掩模，随后通过RIE和ICP方式刻蚀去除钝化层(6)，分别形成栅凹槽和漏凹槽；

6)在所述漏凹槽内的势垒层(3)上定义GaN基三维鳍片掩模，随后干法刻蚀所述势垒层(3)和缓冲层(2)，形成周期排列的GaN基三维鳍片(7)；

7)在所述钝化层(6)的上方定义肖特基漏极(8)的掩模，通过蒸发或溅射方式沉积肖特基漏极(8)的金属，剥离工艺形成肖特基漏极(8)；

8)在所述钝化层(6)的上方定义栅帽掩模，通过蒸发或溅射方式沉积栅金属，剥离形成T型栅极(9)；

9)在所述钝化层(6)与肖特基漏极(8)的上方定义互联开孔区掩模，刻蚀形成互联开孔；

10)在所述钝化层(6)与肖特基漏极(8)的上方定义互联金属区掩模，通过蒸发与剥离工艺形成互联金属。

5.根据权利要求4所述的一种基于三维复合漏极的GaN高电子迁移率晶体管的制造方法，其特征在于，步骤1)所述衬底(1)的材质为蓝宝石、SiC、Si、金刚石和GaN自支撑衬底中的任一种；所述缓冲层(2)为GaN、AlN/GaN和AlN/AlGaN/GaN中的一种；所述势垒层(3)为InAlN、AlGaN、InAlGaN和AlN中的一种或几种组合。

6.根据权利要求5所述的一种基于三维复合漏极的GaN高电子迁移率晶体管的制造方法，其特征在于，步骤6)所述GaN基三维鳍片掩模的制作方式为光学光刻或电子束直写方式，所述干法刻蚀方式为RIE或ICP方式。

7.根据权利要求6所述的一种基于三维复合漏极的GaN高电子迁移率晶体管的制造方法，其特征在于，步骤7)所述肖特基漏极(8)的金属的材质为Ni/Au、Ni/Au/Ni、Pt/Au、Ni/Pt/Au和W/Ti/Pt中的任一种多层金属。