[发明专利]一种基于自终止转移的大功率器件及其制备方法有效

申请号：	201910028105.0	申请日：	2019-01-11
公开（公告）号：	CN109904071B	公开（公告）日：	2021-07-02
发明（设计）人：	宓珉瀚;马晓华;武盛;郝跃	申请（专利权）人：	西安电子科技大学
主分类号：	H01L21/335	分类号：	H01L21/335;H01L29/778
代理公司：	西安嘉思特知识产权代理事务所(普通合伙) 61230	代理人：	张捷
地址：	710071***	国省代码：	陕西;61
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摘要：
搜索关键词：	一种基于终止转移大功率器件及其制备方法
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【说明书】：

本发明涉及一种基于自终止转移的大功率器件及其制备方法，该方法包括：制备第一结构，所述第一结构包括依次层叠的衬底层、GaN缓冲层、AlGaN自停止层、GaN沟道层和AlGaN势垒层；将所述第一结构的AlGaN势垒层键合在载片上形成第二结构；去除所述第二结构的衬底层形成第三结构；去除所述第三结构的GaN缓冲层形成第四结构；去除所述第四结构的AlGaN自停止层形成异质结；在所述异质结的GaN沟道层形成源电极、漏电极和栅电极。本发明实施例提供的制备方法，引入AlGaN自停止层，由于刻蚀气体SF₆:BCl₃的配比无法刻蚀所述AlGaN自停止层，因此在刻蚀GaN沟道过程中实现自终止，且采用慢速率刻蚀可以精确的控制刻蚀深度以及粗糙度。

技术领域

本发明属于半导体器件技术领域，具体涉及一种基于自终止转移的大功率器件及其制备方法。

背景技术

由于毫米波频段具有较高的带宽和抗衰减特性，近年来毫米波器件在系统中得到广泛的应用。在国防应用领域，利用毫米波频率高带宽的特点可以实现大容量地面中继通讯，在民用领域，毫米波系统可应用于多频多模收发机，满足其超宽频的需求。GaN基HEMT(High Electron Mobility Transistor，高电子迁移率晶体管)器件具有高工作频率、大功率、高效率的特点，使其在毫米波应用中具有很大的优势。

目前国内外比较成熟的GaN基毫米波功率器件主要采用Ga面GaN HEMT结构，高质量的Ga面异质结外延材料保证器件在Ka波段(26.5～40GHz)具有6W/mm以上的功率密度。目前国际上Ga面GaN HEMT在94GHz频率下功率密度最好结果为3W/mm，与Ka波段相比明显降低。对于N面GaN基HEMT，由于沟道在势垒层的上方，减小栅极与沟道距离只需要减小GaN沟道层的厚度，而势垒层依然保持不变，对二维电子浓度的影响很小，因此对输出功率的影响也较小，在94GHz频率下功率密度达到7.94W/mm。

目前常规的N面GaN基HEMT在刻蚀减薄GaN沟道过程中无法精确控制深度以及粗糙度，引起器件栅极与二维电子气距离无法精确控制以及表面起伏较大等问题。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种基于自终止转移的大功率器件及其制备方法。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

本发明实施例提供了一种基于自终止转移的大功率器件的制备方法，该方法包括：

制备第一结构，所述第一结构包括依次层叠的衬底层、GaN缓冲层、AlGaN自停止层、GaN沟道层和AlGaN势垒层；

将所述第一结构的AlGaN势垒层键合在载片上形成第二结构；

去除所述第二结构的衬底层形成第三结构；

去除所述第三结构的GaN缓冲层形成第四结构；

去除所述第四结构的AlGaN自停止层形成异质结；

在所述异质结的GaN沟道层形成源电极、漏电极和栅电极。

在本发明的一个实施例中，制备第一结构，包括：

利用MOCVD法，依次在所述衬底层上生长所述GaN缓冲层，在所述GaN缓冲层上生长所述AlGaN自停止层，在所述AlGaN自停止层上生长所述GaN沟道层，在所述GaN沟道层上生长所述AlGaN势垒层。