[发明专利]具有AlGaN/GaN异质结的垂直型场效应晶体管及其制作方法

权利要求书

1.具有AlGaN/GaN异质结的垂直型场效应晶体管，包括：

半导体材料的衬底，兼作漏区；

在衬底上外延生长形成的N型GaN外延层，作为漂移区；

分别在漂移区上部的左、右两端区域形成的两处P型基区（9）；每一处P型基区（9）中形成沟道以及N+型源区（2）和P+沟道衬底接触（1），其中N+型源区（2）与沟道邻接，P+沟道衬底接触（1）相对于N+型源区（2）位于沟道远端；

栅介质层（3），覆盖两处P型基区（9）相应的沟道部分；

栅极（7），位于栅氧化层上表面；

源极（8），覆盖两处P+沟道衬底接触（1）与相应N+型源区（2）相接区域的上表面；

漏极（12），位于衬底下表面；

其特征在于：

所述漂移区分为：

在衬底上外延生长的轻掺杂漂移区（10）；

在轻掺杂漂移区（10）中部通过离子注入形成的重掺杂漂移区（13）；

对应于器件中部，在重掺杂漂移区（13）及其两侧邻接的轻掺杂漂移区（10）部分的表面异质外延生长有ALGaN层（4），使得AlGaN/GaN异质结能够产生二维电子气，形成器件的横向低阻导电通道，并且在漂移区中引入纵向低阻导电通道；

ALGaN层表面设置有源介质层（6），满足覆盖二维电子气的界面，源介质层（6）设置有第三处源极（5），三处源极共接。

2.根据权利要求1所述的具有AlGaN/GaN异质结的垂直型场效应晶体管，其特征在于：轻掺杂漂移区的掺杂浓度比重掺杂漂移区的掺杂浓度小1-3个数量级。

3.根据权利要求2所述的具有AlGaN/GaN异质结的垂直型场效应晶体管，其特征在于：重掺杂漂移区（13）的掺杂浓度为1×10¹⁶cm^-3~1×10¹⁸cm^-3；轻掺杂漂移区（10）的掺杂浓度为1×10¹⁵cm^-3~1×10¹⁶cm^-3。

4.根据权利要求1所述的具有AlGaN/GaN异质结的垂直型场效应晶体管，其特征在于：P型基区的掺杂元素为Mg。

5.根据权利要求1所述的具有AlGaN/GaN异质结的垂直型场效应晶体管，其特征在于：耐压为800V时，漂移区的厚度为5微米。

6.根据权利要求1所述的具有AlGaN/GaN异质结的垂直型场效应晶体管，其特征在于：栅介质层的厚度根据阈值电压确定，为0.02~0.1μm；源介质层的厚度根据击穿电压确定，为0.5μm~1μm。

7.根据权利要求1所述的具有AlGaN/GaN异质结的垂直型场效应晶体管，其特征在于：P型基区及其N+型源区和P+沟道衬底接触以及沟道，是在N型GaN外延层上部采用离子注入形成的。

8.一种制作权利要求1所述的具有AlGaN/GaN异质结的垂直型场效应晶体管的方法，包括以下步骤：

（1）取氮化镓材料作为衬底，同时作为漏区，在下表面形成金属化漏极；

（2）在衬底上形成N型GaN外延层作为轻掺杂漂移区；

（3）在外延层中间区域通过离子注入形成重掺杂漂移区；

（4）根据设计的耐压要求重复步骤（2）和（3）达到所要求的漂移区厚度；

（5）在漂移区上通过异质外延形成AlGaN层；

（6）在预定的左、右两端区域刻蚀去除AlGaN层，在掩膜的保护下，在N型GaN外延层上部的左、右两端区域采用离子注入形成P型基区及其N+型源区和P+沟道衬底接触，形成相应的沟道；

（7）在两侧沟道表面形成栅介质层，并淀积金属形成栅极；

（8）在中间AlGaN/GaN上面形成源介质层；

（9）在器件表面淀积钝化层，并在对应于源极的位置刻蚀接触孔；

（10）在接触孔内淀积金属并刻蚀去除周边其余的钝化层，形成源极，并将三处源极共接。