[发明专利]用于制造垂直型基于鳍片的场效应晶体管的方法和系统

权利要求书

1.一种晶体管，包括：

衬底，其具有第一表面以及与所述第一表面相对的第二表面；

漂移区，其具有在所述衬底的所述第一表面上的掺杂区以及在所述掺杂区上的渐变掺杂区；

半导体鳍片，其从所述渐变掺杂区突出，并且在所述半导体鳍片的上部分处包括金属化合物层；

源极金属接触，其在所述半导体鳍片的所述上部分上；

栅极层，其具有与所述渐变掺杂区直接地接触的底部部分；以及

漏极金属接触，其在所述衬底的所述第二表面上。

2.根据权利要求1所述的晶体管，其中：

所述半导体鳍片包括第一掺杂剂浓度；

所述漂移区的所述掺杂区具有比所述第一掺杂剂浓度低的第二掺杂剂浓度；并且

所述漂移区的所述渐变掺杂区具有从所述第二掺杂剂浓度线性增加到所述第一掺杂剂浓度的第三掺杂剂浓度。

3.根据权利要求2所述的晶体管，其中：所述第一掺杂剂浓度为约7.5×10¹⁶原子/cm³，并且所述第二掺杂剂浓度为约1×10¹⁶原子/cm³。

4.根据权利要求1所述的晶体管，其中：

所述衬底包括N+GaN层；

所述漂移区的所述掺杂区包括N-GaN层；

所述半导体鳍片包括N GaN层；并且

所述栅极层包括In_xGa_1-xN层，其中0x1。

5.根据权利要求4所述的晶体管，其中：电流首先沿着所述栅极层的所述底部部分的横向表面经由二维电子气体而水平地流动，然后在朝向所述漏极金属接触的方向上垂直地穿过所述漂移区，所述二维电子气体是由c平面中的所述In_xGa_1-xN层的极化所引起的。

6.根据权利要求1所述的晶体管，还包括：在所述栅极层与所述渐变掺杂区之间的极性c平面界面。

7.根据权利要求1所述的晶体管，其中：所述源极金属接触包括从底部至顶部布置的TiN/Ti/Al/Mo堆叠结构。

8.根据权利要求1所述的晶体管，其中：所述漂移区具有约12μm的厚度，所述渐变掺杂区具有约0.3μm的厚度，并且所述半导体鳍片具有约0.7μm的厚度以及约0.2μm的宽度。

9.根据权利要求1所述的晶体管，还包括：在所述渐变掺杂区的表面上的栅极接触，其中，所述栅极接触包括从底部至顶部布置的Ni/Au/Mo/Au堆叠结构。

10.一种制造垂直型基于鳍片的场效应晶体管(FET)的方法，所述方法包括：

提供具有第一表面和第二表面的半导体衬底，所述半导体衬底具有第一导电类型；

在所述半导体衬底的所述第一表面上外延生长第一半导体层，所述第一半导体层具有所述第一导电类型，并且包括漂移层以及在所述漂移层上的渐变掺杂层；

在所述渐变掺杂层上外延生长具有所述第一导电类型的第二半导体层；

在所述第二半导体层上形成金属化合物层；

在所述金属化合物层上形成图案化的硬掩模层；以及

利用作为掩模的图案化的硬掩模层来蚀刻所述金属化合物层和所述第二半导体层，以暴露所述渐变掺杂层的表面，来形成由沟槽所围绕的多个鳍片。