[发明专利]复合源场板电流孔径异质结场效应晶体管

权利要求书

1.一种复合源场板电流孔径异质结场效应晶体管，包括:GaN衬底(1)、GaN漂移层(2)、孔径层(3)、两个对称的电流阻挡层(4)、沟道层(6)和势垒层(7)，沟道层(6)和势垒层(7)的两侧刻蚀有源槽(10)，两侧源槽(10)中淀积有两个源极(11)，源极(11)之间的势垒层上外延有帽层(8)，帽层(8)两侧刻有两个台阶(9)，帽层(8)上面淀积有栅极(12)，GaN衬底(1)下面淀积有漏极(13)，除漏极(13)底部以外的所有区域完全包裹有钝化层(14)，两侧的钝化层内制作有复合源场板(15)，两个对称的电流阻挡层(4)之间形成孔径(5)，其特征在于：

所述两个电流阻挡层(4)，采用由第一阻挡层(41)和第二阻挡层(42)构成的二级阶梯结构，且第一阻挡层(41)位于第二阻挡层(42)的外侧；

所述钝化层(14)，是由若干层绝缘介质材料自下而上堆叠而成；

所述复合源场板(15)，是由m个浮空场板和一个源场板构成，左右两侧的复合源场板完全对称，m个浮空场板自下而上依次为第一场板至第m场板，所有浮空场板相互独立，源场板在浮空场板的上面，源场板及各浮空场板，均相互平行，源场板与源极(11)电气连接，m根据器件实际使用要求确定，其值为大于等于1的整数。

2.根据权利要求1所述复合源场板电流孔径异质结场效应晶体管，其特征在于第一阻挡层(41)的厚度a为0.5～3μm，宽度c为0.2～1μm，第二阻挡层(42)的厚度b为0.3～1μm，宽度d为1.4～3.4μm，ab。

3.根据权利要求1所述复合源场板电流孔径异质结场效应晶体管，其特征在于复合源场板(15)中，每个浮空场板的厚度L均为0.5～3μm，宽度R均为0.5～5μm。

4.根据权利要求1所述复合源场板电流孔径异质结场效应晶体管，其特征在于同一侧的源场板及各浮空场板，均相互平行，相邻两个场板之间的间距S_i不同，且自下而上依次减小，第m场板与源场板的垂直间距为S_m，i为整数且m≥i≥1。

5.根据权利要求1所述复合源场板电流孔径异质结场效应晶体管，其特征在于复合源场板(15)中，同一侧的源场板及各浮空场板均相互平行，且距离GaN漂移层(2)的水平距离T均相等，T满足d3.5a，其中，a为第一阻挡层(41)的厚度，d为第二阻挡层(42)的宽度。

6.一种制作复合源场板电流孔径异质结场效应晶体管的方法，包括如下过程：

A.在GaN衬底(1)上外延n^-型GaN半导体材料，形成GaN漂移层(2)；

B.在GaN漂移层(2)上外延n型GaN半导体材料，形成厚度h为0.5～3μm、掺杂浓度为1×10¹⁵～1×10¹⁸cm^-3的孔径层(3)；

C.在孔径层(3)上第一次制作掩模，利用该掩模在孔径层内的两侧位置注入剂量为1×10¹⁵～1×10¹⁶cm^-2的p型杂质，制作厚度a与孔径层厚度h相同，宽度c为0.2～1μm的两个第一阻挡层(41)；

D.在孔径层(3)和左右第一阻挡层(41)上第二次制作掩模，利用该掩模在左右第一阻挡层(41)之间的孔径层内的两侧注入剂量为1×10¹⁵～1×10¹⁶cm^-2的p型杂质，制作厚度b为0.3～1μm，宽度d为1.4～3.4μm的两个第二阻挡层(42)，两个第一阻挡层(41)与两个第二阻挡层(42)构成两个对称的二级阶梯结构的电流阻挡层(4)，左右电流阻挡层(4)之间形成孔径(5)；

E.在两个第一阻挡层(41)、两个第二阻挡层(42)和孔径(5)上部外延GaN半导体材料，形成厚度为0.04～0.2μm的沟道层(6)；

F.在沟道层(6)上部外延GaN基宽禁带半导体材料，形成厚度为5～50nm的势垒层(7)；

G.在势垒层(7)的上部外延p型GaN半导体材料，形成厚度为0.02～0.25μm帽层(8)；

H.在帽层(8)上第三次制作掩模，利用该掩模在帽层左右两侧进行刻蚀，且刻蚀区深度等于帽层的厚度，形成台阶(9)；

I.在帽层(8)上部和未被帽层(8)覆盖的势垒层(7)上部第四次制作掩模，利用该掩模在势垒层(7)左、右两侧进行刻蚀，且刻蚀至两个电流阻挡层(4)的上表面为止，形成左、右两个源槽(10)；

J.在两个源槽(10)上部、帽层(8)上部和未被帽层(8)覆盖的势垒层(7)上部第五次制作掩模，利用该掩模在两个源槽(10)中淀积金属，且所淀积金属的厚度大于源槽(10)的深度，以制作源极(11)；

K.在源极(11)上部、帽层(8)上部和未被帽层(8)覆盖的势垒层(7)上部第六次制作掩模，利用该掩模在帽层(8)上部淀积金属，以制作栅极(12)；

L.在GaN衬底(1)的背面上淀积金属，以制作漏极(13)；

M.淀积绝缘介质材料，以包裹除了漏极(13)底部以外的所有区域，其中，在GaN衬底(1)和GaN漂移层(2)的左、右两侧所淀积的绝缘介质材料上边界距离GaN衬底(1)的上边界的垂直距离W为5～10μm；

N.在步骤M中淀积的绝缘介质材料上制作掩模，利用该掩模在左、右两侧的绝缘介质上淀积金属，以制作第一场板，第一场板距离GaN漂移层(2)的水平距离为T；

O.在左、右两侧分别制作第二场板、第三场板至第m场板：

O1)在第一场板和步骤M中淀积的绝缘介质材料上再淀积一层绝缘介质材料；

O2)在步骤O1)淀积的绝缘介质材料上制作掩模，利用该掩模在左、右两侧的绝缘介质上淀积金属，以制作第二场板，第二场板与第一场板间距为S₁，第二场板距离GaN漂移层的水平距离为T；

O3)在第二场板和步骤O1)淀积的绝缘介质材料上再淀积一层绝缘介质材料；

O4)在步骤O3)中淀积的绝缘介质材料上制作掩模，利用该掩模在左、右两侧的绝缘介质上淀积金属，以制作第三场板，第三场板与第二场板间距为S₂，第三场板距离GaN漂移层的水平距离为T；

依次类推，直至形成第m场板，m根据器件实际使用要求确定，其值为大于等于1的整数，自下而上的第一场板至第m场板均相互独立；

P.制作源场板：

P1)在第m场板和左、右两侧的绝缘介质材料上再次淀积一层绝缘介质材料；

P2)在步骤P1)淀积的左、右两侧的绝缘介质材料上制作掩模，并利用该掩模在左、右两侧的绝缘介质上淀积金属，以制作源场板，源场板与第m场板的间距为S_m，源场板距离GaN漂移层的水平距离为T，每个源场板与GaN漂移层(2)在垂直方向上的交叠长度等于L，源场板的上边缘所在高度大于第一阻挡层(41)下边缘所在高度；

P3)将源场板与源极电气连接，源场板与第一场板至第m场板共同形成复合源场板(15)；

Q.淀积绝缘介质材料以覆盖器件上部，由所有淀积的绝缘介质材料形成钝化层(14)，完成整个器件的制作。