[发明专利]GaN器件结构及其制备方法

权利要求书

1.一种GaN器件结构的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：

提供基底，所述基底自下而上包括底层硅、中间埋氧层及顶层硅；

在所述顶层硅上定义开窗区；

刻蚀所述顶层硅的所述开窗区以形成沉积凹槽，所述沉积凹槽显露所述中间埋氧层；

在所述沉积凹槽的侧壁上形成外延结构，所述外延结构至少包括GaN沟道及形成在所述GaN沟道显露表面的势垒层；

在所述外延结构上制备栅极电极、源极电极和漏极电极，以得到GaN器件。

2.根据权利要求1所述的GaN器件结构的制备方法，其特征在于，所述基底的包括SOI衬底结构；或者，所述基底的形成方式为：提供硅衬底，在所述硅衬底中进行氧离子注入，以得到所述底层硅、所述中间埋氧层及所述顶层硅。

3.根据权利要求1所述的GaN器件结构的制备方法，其特征在于，定义所述开窗区的方式包括：在所述顶层硅上形成掩膜材料层，并对其进行图形化形成图形化掩膜层，其中，所述图形化掩膜层中具有与所述开窗区对应的图形开口，以基于所述图形化掩膜层定义出所述开窗区，且基于所述图形化掩膜层刻蚀所述顶层硅形成所述沉积凹槽。

4.根据权利要求1所述的GaN器件结构的制备方法，其特征在于，所述顶层硅表面为Si(100)面，所述沉积凹槽的侧壁为Si(111)面，所述沉积凹槽的纵截面形状包括倒梯形。

5.根据权利要求4所述的GaN器件结构的制备方法，其特征在于，形成所述沉积凹槽的方式包括湿法刻蚀方法，形成所述沉积凹槽的化学试剂包括TMAH及KOH中的至少一种，刻蚀温度介于45-80℃之间。

6.根据权利要求1所述的GaN器件结构的制备方法，其特征在于，所述顶层硅的厚度介于0.5-1μm之间；和/或，所述GaN沟道层与所述沉积凹槽侧壁之间还形成有成核层，所述成核层的厚度介于5-50nm之间；和/或，所述GaN沟道层的厚度介于100nm-1μm之间；和/或，所述势垒层的厚度介于5-30nm之间；和/或，所述GaN沟道层的侧壁与所述中间埋氧层表面间的夹角介于45-60°之间。

7.根据权利要求1所述的GaN器件结构的制备方法，其特征在于，所述栅极电极、所述源极电极和所述漏极电极还连续地位于所述沉积凹槽显露的所述中间埋氧层上，以连接所述沉积凹槽两侧壁上的所述外延结构。

8.根据权利要求1-7中任意一项所述的GaN器件结构的制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括在所述顶层硅上制备硅器件的步骤，其中，所述硅器件包括形成在所述顶层硅表面的栅氧层以及位于所述顶层硅上的栅结构、源结构和漏结构，所述硅器件的源结构与所述栅极电极连接，所述硅器件的漏结构与所述源极电极连接，以实现基于所述硅器件对GaN器件的开关控制。

9.一种GaN器件结构，其特征在于，所述GaN器件结构包括：

基底，自下而上包括底层硅、中间埋氧层及顶层硅；

沉积凹槽，形成在所述顶层硅中，所述沉积凹槽显露所述中间埋氧层；

外延结构，形成在所述沉积凹槽的侧壁上，所述外延结构至少包括GaN沟道及形成在所述GaN沟道显露表面的势垒层；

栅极电极、源极电极和漏极电极，至少形成在所述外延结构上，以得到GaN器件。

10.根据权利要求9所述的GaN器件结构，其特征在于，所述顶层硅表面为Si(100)面，所述沉积凹槽的侧壁为Si(111)面，所述沉积凹槽的纵截面形状包括倒梯形；和/或，所述GaN沟道层与所述沉积凹槽侧壁之间还形成有成核层，所述成核层的厚度介于5-50nm之间；和/或，所述顶层硅的厚度介于0.5-1μm之间；和/或，所述GaN沟道层的厚度介于100nm-1μm之间；和/或，所述势垒层的厚度介于5-30nm之间；和/或，所述GaN沟道层的侧壁与所述中间埋氧层表面间的夹角介于45-60°之间。