[发明专利]基于溅射AlN基板的混合极性AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管及其制备方法

权利要求书

1.一种基于溅射AlN基板的混合极性AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管的制备方法，其特征在于，包括：

在衬底的预设部分溅射生长AlN基板；

利用MOCVD工艺在所述衬底的其余部分和所述AlN基板上生长AlN成核层；

利用MOCVD工艺在所述AlN成核层上生长混合极性GaN缓冲层，其中，所述混合极性GaN缓冲层包括N极性面GaN缓冲层和Ga极性面GaN缓冲层，所述N极性面GaN缓冲层位于所述衬底的其余部分对应的AlN成核层上，所述Ga极性面GaN缓冲层位于AlN基板对应的AlN成核层上；

在所述混合极性GaN缓冲层上生长插入层；

在所述插入层上生长混合极性AlGaN势垒层，其中，在所述N极性面GaN缓冲层上对应的所述混合极性AlGaN势垒层是N极性面的AlGaN势垒层，在所述Ga极性面GaN缓冲层上对应的所述混合极性AlGaN势垒层是Ga极性面的AlGaN势垒层；

在所述衬底的其余部分对应的所述混合极性AlGaN势垒层上蒸发欧姆金属，退火，然后在所述衬底的其余部分对应的所述混合极性GaN缓冲层上形成源极和漏极，同时在所述AlN基板对应的所述混合极性AlGaN势垒层上制备栅极，最终完成混合极性AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管的制备。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述衬底材料为蓝宝石。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在衬底的预设部分溅射生长AlN基板，包括：

对磁控溅射设备的溅射腔体进行抽真空后通入氮气和氩气；

以Al作为溅射靶材，在衬底的预设部分溅射生长AlN基板。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在衬底的预设部分溅射生长AlN基板，之后还包括：

对所述衬底进行高温氮化处理。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在所述衬底的其余部分和所述AlN基板上生长AlN成核层，包括：

在1000℃～1100℃的温度，30Torr～50Torr的压强下，采用低压MOCVD工艺，以三甲基铝作为Al源，以氨气作为N源，在所述衬底的其余部分和所述AlN基板上生长AlN成核层，生长时间为10min～30min。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在所述AlN成核层上生长混合极性GaN缓冲层，包括：

在900℃～1100℃的温度，30Torr～50Torr的压强下，采用低压MOCVD工艺，以三甲基镓作为Ga源，以氨气作为N源，在所述AlN成核层上生长混合极性GaN缓冲层，生长时间为50min～70min。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在所述插入层上生长混合极性AlGaN势垒层，包括：

在900℃～1100℃的温度，30Torr～50Torr的压强下，采用低压MOCVD工艺，以三甲基镓作为Ga源，三甲基铝作为Al源，以氨气作为N源，在所述插入层上生长混合极性AlGaN势垒层，生长时间为1min～5min。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述混合极性AlGaN势垒层中Al的组份为20％～60％。

9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述混合极性AlGaN势垒层的厚度为6nm～30nm。

10.一种基于溅射AlN基板的混合极性AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管，其特征在于，所述混合极性AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管由权利要求1～9任一项所述的方法制备形成；

所述混合极性AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管包括：衬底(1)、AlN基板(2)、AlN成核层(3)、混合极性GaN缓冲层(4)、插入层(5)、混合极性AlGaN势垒层(6)、源极(7)、漏极(8)、栅极(9)；

所述AlN基板(2)位于所述衬底(1)的预设部分上；

所述AlN成核层(3)位于所述衬底(1)的其余部分和所述AlN基板(2)上；

所述混合极性AlGaN势垒层(6)、所述插入层(5)、所述混合极性GaN缓冲层(4)自上而下依次位于所述AlN成核层(3)上，其中，所述混合极性GaN缓冲层包括N极性面GaN缓冲层和Ga极性面GaN缓冲层，所述N极性面GaN缓冲层位于所述衬底的其余部分对应的AlN成核层上，所述Ga极性面GaN缓冲层位于AlN基板对应的AlN成核层上，且在所述N极性面GaN缓冲层上对应的所述混合极性AlGaN势垒层是N极性面的AlGaN势垒层，在所述Ga极性面GaN缓冲层上对应的所述混合极性AlGaN势垒层是Ga极性面的AlGaN势垒层；

所述源极(7)、所述漏极(8)相对设置于所述衬底(1)的其余部分对应的所述混合极性GaN缓冲层(4)上；所述栅极(9)设置于所述AlN基板(2)对应的所述混合极性AlGaN势垒层(6)上。