[发明专利]一种具有高低栅及多凹槽的氮化镓调制掺杂场效应晶体管

权利要求书

1.一种具有高低栅及多凹槽的氮化镓调制掺杂场效应晶体管，其特征在于，其结构自下而上分别为蓝宝石衬底(1)、氮化铝(AlN)成核层(2)、氮化镓(GaN)沟道层(3)、铝镓氮(n-AlGaN)势垒层(4)；在铝镓氮势垒层(4)上方左侧与右侧分别具有源极(5)区域和漏极(6)区域，在源极(5)区域和漏极(6)区域的上表面分别具有源电极(7)和漏电极(8)；在铝镓氮势垒层(4)上方中部靠近源极(5)处具有栅电极(9)，栅电极中部为高栅(10)，高栅(10)两侧为栅电极的左低栅(11)和右低栅(12)，所述的高栅，为底部处于铝镓氮势垒层(4)上表面的栅电极的中部；所述的左低栅，为高栅左侧的底部低于铝镓氮势垒层(4)的上表面的栅电极的左侧；所述的右低栅，为高栅右侧的底部低于铝镓氮势垒层(4)的上表面的栅电极的右侧；在氮化镓(GaN)沟道层(3)与铝镓氮势垒层(4)的界面形成异质结沟道，沟道处形成二维电子气(13)；在氮化镓(GaN)沟道层(3)上表面，左低栅(11)和右低栅(12)的正下方具有凹陷形成的第一凹槽(14)和第二凹槽(15)。

2.根据权利要求1所述的一种具有高低栅及多凹槽的氮化镓调制掺杂场效应晶体管，其特征在于，栅电极(9)中的左低栅(11)和右低栅(12)，是由铝镓氮势垒层(4)表面经过光刻刻蚀形成凹槽后，通过金属与半导体的肖特基接触，在铝镓氮势垒层(4)凹槽中形成。

3.根据权利要求1所述的一种具有高低栅及多凹槽的氮化镓调制掺杂场效应晶体管，其特征在于，栅电极(9)中的高栅(10)，是金属通过与铝镓氮势垒层(4)上表面进行肖特基接触后形成。

4.根据权利要求1所述的一种具有高低栅及多凹槽的氮化镓调制掺杂场效应晶体管，其特征在于，氮化镓沟道层(3)上表面的第一凹槽(14)和第二凹槽(15)，都是在氮化镓沟道层通过光刻刻蚀所形成。

5.根据权利要求1所述的一种具有高低栅及多凹槽的氮化镓调制掺杂场效应晶体管，其特征在于，整个器件的横向宽度为6μm；铝镓氮势垒层(4)两端部的厚度为30nm；氮化镓沟道层(3)两端部的厚度为2.5μm。

6.根据权利要求1所述的一种具有高低栅及多凹槽的氮化镓调制掺杂场效应晶体管，其特征在于，高栅(10)的宽度为0.5-0.7μm；左低栅(11)和右低栅(12)的宽度为0.2-0.5μm；左低栅(11)和右低栅(12)低于高栅底部的深度为2-5nm；第一凹槽(14)和第二凹槽(15)的宽度为0.3-0.7μm；第一凹槽(14)和第二凹槽(15)的深度为1-4nm。

7.根据权利要求6所述的一种具有高低栅及多凹槽的氮化镓调制掺杂场效应晶体管，其特征在于，高栅(10)的宽度为0.5μm；左低栅(11)和右低栅(12)的宽度为0.25μm；左低栅(11)和右低栅(12)低于高栅底部的深度为5nm；第一凹槽(14)和第二凹槽(15)的宽度为0.6μm；第一凹槽(14)和第二凹槽(15)的深度为4nm。

8.根据权利要求1所述的一种具有高低栅及多凹槽的氮化镓调制掺杂场效应晶体管，其特征在于，第二凹槽(15)与第一凹槽(14)之间的距离与高栅(10)的宽度一致。

9.根据权利要求1所述的一种具有高低栅及多凹槽的氮化镓调制掺杂场效应晶体管，其特征在于，第二凹槽(15)与第一凹槽(14)的宽度大于或等于左低栅(11)左低栅(11)和右低栅(12)的宽度。

10.根据权利要求1所述的一种具有高低栅及多凹槽的氮化镓调制掺杂场效应晶体管，其特征在于，所述左低栅(11)距离源极(5)右侧距离为1μm；第一凹槽(14)距离场效应晶体管左端面为2μm。