[发明专利]结型积累层增强型AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管及其制作方法

权利要求书

1.一种结型积累层增强型AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管，包括半导体材料的衬底(1)、GaN层(2)、欧姆源极(3)、AlGaN层(4)、栅极、积累介质层(8)以及欧姆漏极(12)；

其特征在于：

所述AlGaN层(4)在GaN层(2)上表面设置，且分为左右两部分，左半部分的AlGaN层(4)左侧连接欧姆源极(3)，右半部分的AlGaN层(4)右侧连接欧姆漏极(12)；

左半部分的AlGaN层(4)的右侧、右半部分的AlGaN层(4)的左侧、GaN层(2)上表面之间的区域，以及左半部分的AlGaN层(4)的左侧上表面和右半部分的AlGaN层(4)的上表面均设置积累介质层(8)；

左半部分的AlGaN层(4)的右侧上表面设置有肖特基栅极(5)；

积累介质层(8)的上表面，且位于所述肖特基栅极(5)和欧姆漏极(12)之间的区域设置外延层(9)；

外延层(9)左侧端和右侧端分别通过离子注入形成P⁺区(6)和N⁺区(10)；

外延层(9)的左侧上表面设置外延栅极(7)，外延栅极(7)位于P⁺区(6)上方，外延层(9)的右侧上表面设置外延漏极(11)，且外延漏极(11)左边界与外延层N⁺区(10)存在间隔；

肖特基栅极(5)与外延栅极(7)通过导线连接，整体作为器件的栅极；

欧姆漏极(12)与外延漏极(11)通过导线连接，整体作为器件的漏极；

所述右半部分的AlGaN层(4)的长度为晶体管栅极和漏极之间间距的1/3～2/3，厚度为15～25nm。

2.根据权利要求1所述的结型积累层增强型AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管，其特征在于：半导体材料的衬底(1)为硅、蓝宝石或碳化硅。

3.根据权利要求1所述的结型积累层增强型AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管，其特征在于：GaN层(2)的掺杂浓度为1×10¹⁵cm^-3～1×10¹⁷cm^-3。

4.根据权利要求1所述的结型积累层增强型AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管，其特征在于：所述积累介质层(8)的材料为绝缘材料，厚度为0.03-0.1μm。

5.根据权利要求1所述的结型积累层增强型AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管，其特征在于：所述外延层(9)采用半导体材料制作，掺杂浓度为1×10¹⁵cm^-3～1×10¹⁷cm^-3，厚度为0.1-2μm。

6.根据权利要求1所述的结型积累层增强型AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管，其特征在于：所述外延层左端P⁺区(6)的掺杂浓度为1×10¹⁸cm^-3～1×10²⁰cm^-3，长度为0.5～2μm。

7.根据权利要求1所述的结型积累层增强型AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管，其特征在于：所述外延层右端N⁺区(10)的掺杂浓度为1×10¹⁸cm^-3～1×10²⁰cm^-3，长度为0.2～0.6μm，距离外延漏极(11)的间距为0.2～0.5μm。

8.一种制作权利要求1所述结型积累层增强型AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管的方法，包括以下步骤：

步骤1：取半导体材料制备衬底(1)；

步骤2：在衬底(1)上生长GaN层(2)；

步骤3：在GaN层(2)上通过异质外延形成AlGaN层(4)；

步骤4：根据仿真获得器件的最优击穿电压，计算出右半部分AlGaN层(4)的长度，然后通过等离子刻蚀法刻除中部区域的部分AlGaN层(4)，从而形成左半部分AlGaN层(4)和右半部分AlGaN层(4)；

步骤5：在左半部分AlGaN层(4)右侧上表面形成肖特基栅极(5)；

步骤6：在左半部分的AlGaN层(4)的右侧、右半部分的AlGaN层(4)的左侧、GaN层(2)上表面之间的区域，以及左半部分的AlGaN层(4)和右半部分的AlGaN层(4)的上表面生长积累介质层(8)；

步骤7：在积累介质层(8)上进一步生长外延层(9)，将左半部分AlGaN层(4)上方的以及GaN层(2)最右侧上方的外延层(9)刻除，之后通过离子注入在外延层(9)左侧端和右侧端形成P⁺区(6)和N⁺区(10)；

步骤8：在外延层(9)上表面对应于P⁺区(6)的位置淀积金属形成外延栅极(7)，同时在外延层最右端上表面淀积金属形成外延漏极(11)，在GaN层(2)上表面的最左端和最右端上方淀积金属形成欧姆源极(3)和欧姆漏极(12)；

步骤9：将欧姆漏极(12)与外延漏极(11)相连，形成整个器件的漏极；肖特基栅极(5)与外延栅极(7)通过导线连接，形成整个器件的栅极；

步骤10：在器件表面形成钝化层。