[发明专利]介质调制复合交叠栅功率器件

权利要求书

1.一种介质调制复合交叠栅功率器件，自下而上包括：衬底(1)、过渡层(2)、势垒层(3)、绝缘介质层(7)、钝化层(8)和保护层(13)，势垒层(3)的上面淀积有源极(4)与漏极(5)，势垒层(3)的侧面刻有台面(6)，且台面的深度大于势垒层的厚度，其特征在于，在源极(4)与漏极(5)之间的钝化层内刻有栅槽(9)与凹槽(10)，其中栅槽(9)靠近源极，凹槽(10)靠近漏极，且栅槽的深度等于钝化层的厚度，栅槽(9)内、栅槽与漏极之间的钝化层(8)上部及高介电常数介质(11)上部淀积有交叠栅(12)，在凹槽(10)内完全填充有高介电常数介质(11)，该交叠栅(12)与高介电常数介质(11)构成复合交叠栅。

2.根据权利要求1所述的介质调制复合交叠栅功率器件，其特征在于凹槽(10)的深度s为0.26～9.7μm，宽度b为0.59～8.1μm；凹槽(10)底部与绝缘介质层(7)之间的距离d为0.083～0.78μm；绝缘介质层的厚度e为2～63nm。

3.根据权利要求1所述的介质调制复合交叠栅功率器件，其特征在于钝化层的相对介电常数ε₂和高介电常数介质的相对介电常数ε₃的取值范围为1.5～2000，且ε₂<ε₃。

4.根据权利要求1所述的介质调制复合交叠栅功率器件，其特征在于凹槽靠近栅槽一侧边缘与栅槽靠近漏极一侧边缘之间的距离a为s×(d+e×ε₂/ε₁+s×ε₂/ε₃)^0.5，其中s为凹槽深度，d为凹槽底部与绝缘介质层之间的距离，e为绝缘介质层厚度，ε₁为绝缘介质层的相对介电常数，ε₂为钝化层的相对介电常数，ε₃为高介电常数介质的相对介电常数；凹槽靠近漏极一侧边缘与交叠栅靠近漏极一侧边缘之间的距离c为0.8～9.9μm。

5.根据权利要求1所述的介质调制复合交叠栅功率器件，其特征在于衬底(1)采用蓝宝石或碳化硅或硅材料。

6.一种制作介质调制复合交叠栅功率器件的方法，包括如下过程：

1)在衬底(1)上外延GaN基宽禁带半导体材料，形成过渡层(2)；

2)在过渡层上外延GaN基宽禁带半导体材料，形成势垒层(3)；

3)在势垒层(3)上第一次制作掩膜，利用该掩膜在势垒层(3)的两端淀积金属，再在N₂气氛中进行快速热退火，分别制作源极(4)与漏极(5)；

4)在势垒层(3)上第二次制作掩膜，利用该掩膜在源极(4)左侧与漏极(5)右侧的势垒层(3)上进行刻蚀，且刻蚀区深度大于势垒层(3)厚度，形成台面(6)；

5)分别在源极(4)上部、漏极(5)上部以及源极(4)与漏极(5)之间的势垒层(3)上部淀积厚度e为2～63nm的绝缘介质层(7)；

6)在绝缘介质层(7)上部淀积绝缘介质材料，以制作钝化层(8)；

7)在钝化层(8)上第三次制作掩膜，利用该掩膜在源极(4)与漏极(5)之间的钝化层(8)内进行刻蚀，且刻蚀至绝缘介质层(7)的上表面为止，以制作栅槽(9)；

8)在钝化层(8)上第四次制作掩膜，利用该掩膜在栅槽(9)与漏极(5)之间的钝化层(8)内进行刻蚀，以制作深度s为0.26～9.7μm，宽度b为0.59～8.1μm的凹槽(10)，凹槽底部与绝缘介质层之间的距离d为0.083～0.78μm，该凹槽(10)靠近栅槽一侧边缘与栅槽靠近漏极一侧边缘之间的距离a为s×(d+e×ε₂/ε₁+s×ε₂/ε₃)^0.5，其中s为凹槽的深度，d为凹槽底部与绝缘介质层之间的距离，e为绝缘介质层厚度，ε₁为绝缘介质层的相对介电常数，ε₂为钝化层的相对介电常数，ε₃为高介电常数介质的相对介电常数；

9)在钝化层(8)上第五次制作掩膜，利用该掩膜在凹槽(10)内淀积高介电常数介质(11)，所淀积的高介电常数介质要完全填充凹槽；

10)在钝化层(8)上第六次制作掩膜，利用该掩膜在栅槽(9)内、栅槽与漏极之间的钝化层(8)上及高介电常数介质(11)上部淀积厚度为0.3～2μm的金属，以制作交叠栅(12)，凹槽靠近漏极一侧边缘与交叠栅靠近漏极一侧边缘之间的距离c为0.8～9.9μm，交叠栅与高介电常数介质构成复合交叠栅；

11)在交叠栅(12)上部和钝化层(8)的其它区域上部淀积绝缘介质材料，形成保护层(13)，完成整个器件的制作。