[发明专利]一种基于p-GaN结构的三维增强型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p-GaN结构的三维增强型高电子迁移率晶体管，所述三维增强型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)、GaN基三维鳍片(3)、栅极(6)、源极和漏极，其特征在于，还包括内置终端结构(4)，所述内置终端结构(4)为通过离子注入形成的内置高阻GaN区，所述内置GaN高阻区位于所述栅极(6)的下方与GaN基三维鳍片(3)的两侧区域相邻的缓冲层(2)的上方；所述GaN基三维鳍片(3)的上方及两侧二次外延生长有p-GaN/AlGaN/GaN异质结(5)；所述栅极(6)包裹在p-GaN/AlGaN/GaN异质结(5)的上方和两侧，形成三维栅结构；通过刻蚀方式去除栅极(6)两侧区域的p-GaN层而形成AlGaN/GaN异质结，所述源极和漏极分别设在AlGaN/GaN异质结的两端。

2.根据权利要求1所述的一种基于p-GaN结构的三维增强型高电子迁移率晶体管，其特征在于，所述GaN基三维鳍片(3)的高度为200～1000nm、宽度为200～2000nm；所述GaN基三维鳍片(3)的数量为n≥1，所述GaN基三维鳍片(3)的相邻之间的间距为200～2000nm。

3.根据权利要求2所述的一种基于p-GaN结构的三维增强型高电子迁移率晶体管，其特征在于，所述p-GaN/AlGaN/GaN异质结(5)的p-GaN的厚度为40～150nm、p型掺杂浓度为10¹⁷～5×10²⁰cm^-3、p型掺杂元素为Mg、Fe、Zn、C和Ca中的任一种；AlGaN的厚度为5～30nm、Al的组分为10～40％；GaN的厚度为20～200nm。

4.根据权利要求1所述的一种基于p-GaN结构的三维增强型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)在所述衬底(1)的上方生长缓冲层(2)；

2)在所述缓冲层(2)的上方沉积金属或绝缘介质作为硬掩模；

3)在所述硬掩模的上方定义GaN基三维鳍片(3)的光刻掩模，随后通过RIE和ICP方式刻蚀去除硬掩模；

4)通过RIE和ICP方式刻蚀GaN，形成GaN基三维鳍片(3)；所述GaN基三维鳍片(3)的高度为200～1000nm、宽度为200～2000nm；所述GaN基三维鳍片(3)的相邻之间的间距为200～2000nm；

5)采用TMAH或等离子处理方式去除刻蚀损伤，随后将离子注入缓冲层(2)形成内置终端结构(4)；所述离子注入的元素为Ar、H、B、O、N、He、Zn和F中的任一种，所述离子注入的能量为30～300KeV；

6)采用湿法或干法方式去除硬掩模；

7)在所述缓冲层(2)和GaN基三维鳍片(3)的表面和侧面，采用MOCVD、MBE和PLD方式生长p-GaN/AlGaN/GaN异质结(5)；所述p-GaN/AlGaN/GaN异质结(5)的p-GaN的厚度为40～150nm、p型掺杂浓度为10¹⁷～5×10²⁰cm^-3、p型掺杂材料为Mg、Fe、Zn、C和Ca中的任一种；AlGaN的厚度为5～30nm、Al的组分为10～40％；GaN的厚度为20～200nm；

8)在GaN基三维鳍片(3)上方的p-GaN/AlGaN/GaN异质结(5)表面采用蒸发或溅射方式沉积栅金属，随后采用ALD、PECVD、ICP-CVD和LPCVD方式沉积阻挡介质层；

9)光刻栅极掩模，采用RIE和ICP方式依次刻蚀阻挡介质层和栅金属，形成栅极(6)；

10)以所述阻挡介质层作为掩模，通过RIE和ICP方式刻蚀去除栅极(6)区域之外的p型GaN，形成AlGaN/GaN异质结；

11)采用湿法腐蚀去除阻挡介质层；

12)在栅极(6)的两侧，光刻源漏掩模，随后沉积源漏金属，高温退火形成源极和漏极；

13)定义光刻隔离掩模，采用刻蚀或离子注入方式进行隔离，形成有源区；

14)在栅极(6)、源极、漏极和AlGaN/GaN异质结的表面，采用ALD、PECVD和ICP-CVD方式沉积钝化介质层；

15)定义互联开孔区掩模，刻蚀形成互联开孔；

16)定义互联金属区掩模，通过蒸发与剥离工艺形成互联金属。