[发明专利]具有三明治结构的GaN-HEMT器件及其制备方法

权利要求书

1.具有三明治结构的GaN-HEMT器件，其特征在于，所述GaN-HEMT器件包括外延层和电极，所述外延层包括GaN沟道层和Al_yGa_1-yN势垒层， y为0.2~0.3；所述GaN沟道层和Al_yGa_1-yN势垒层自上而下排布；所述电极包括栅电极、源电极、漏电极和场板电极，场板电极和栅电极分别制作于外延层的上表面和下表面，场板电极延伸至超过外延层的区域与栅电极相连接形成三明治结构，源电极和漏电极分别位于所述外延层的两端。

2.一种如权利要求1所述的具有三明治结构的GaN-HEMT器件的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

采用MOCVD在外延硅衬底上依次生长外延缓冲层、GaN沟道层和Al_yGa_1-yN势垒层，得外延片；

采用光刻和ICP刻蚀技术在所述外延片的表面制备多层光刻步骤所需的对准标记，得刻蚀的标记点；

根据所述刻蚀的标记点，在外延片表面对应区域光刻出HEMT源电极和漏电极图案，并采用电子束蒸发镀膜的方法沉积Ti/Al/Ni/Au金属电极，然后对外延片进行快速高温退火，制备源电极和漏电极，形成欧姆接触电极；退火温度为830~850℃，退火时间为30~60s；

对步骤（3）制备的具有欧姆接触电极的外延片进行光刻，光刻胶盖住器件区域，然后采用ICP刻蚀的方法对GaN-HEMT器件区域进行台面隔离；

在台面隔离后的外延片表面相应区域光刻出HEMT的栅电极区域，并采用电子束蒸发镀膜的方法沉积Ni/Au金属电极，制备栅电极，形成肖特基电极，得制备了栅电极的晶圆；

采用PECVD的方法，在制备了栅电极的晶圆表面生长一层二氧化硅钝化膜层，得钝化晶圆;

将所述钝化晶圆通过金属热压键合的方式与键合硅衬底键合在一起，具体步骤为：在钝化晶圆表面生长有二氧化硅钝化膜层的表面沉积Ni/Au/Sn/Au多金属层，在键合硅衬底表面沉积Ti/Au/Sn/Au多金属层，然后将两金属层粘合在一起，放入热压键合机中热压粘牢，得键合完成的晶圆；

将所述键合完成的晶圆放入机械减薄机，对外延硅衬底进行研磨减薄，控制减薄厚度，剩余30~50μm的外延硅衬底，然后放入体积比为3：1：1~3：1：2的硝酸/氢氟酸/醋酸混酸溶液中浸泡5~10min，完全去除外延硅衬底，暴露出外延缓冲层的AlN；将所述暴露出的外延缓冲层的AlN采用ICP刻蚀至C掺杂高阻GaN层，得外延缓冲层刻蚀的晶圆；

将进行了外延缓冲层刻蚀的晶圆进行光刻，在源电极、漏电极、栅电极对应区域暴露出开孔刻蚀区域，采用ICP技术进行电极开孔刻蚀，然后采用电子束蒸发镀膜的方法沉积Ni/Au引线电极，同时在外延层的上表面和栅电极相对的位置沉积Ni/Au金属层，制备场板电极，形成具有三明治结构的倒装GaN-HEMT器件。

3.根据权利要求2所述具有三明治结构的GaN-HEMT器件的制备方法，其特征在于，步骤（1）中所述外延缓冲层包括100~200nm 的AlN和1~2 μm 的C掺杂高阻GaN层；所述GaN沟道层的厚度为100~300nm；所述Al_yGa_1-yN势垒层的厚度为20~30nm。

4.根据权利要求2所述具有三明治结构的GaN-HEMT器件的制备方法，其特征在于，步骤（2）中标记点的刻蚀深度>600nm。

5.根据权利要求2所述具有三明治结构的GaN-HEMT器件的制备方法，其特征在于，步骤（4）中，台面隔离刻蚀深度为100~200nm。

6.根据权利要求2所述具有三明治结构的GaN-HEMT器件的制备方法，其特征在于，步骤（6）中二氧化硅钝化膜层的厚度为1~2μm。

7.根据权利要求2所述具有三明治结构的GaN-HEMT器件的制备方法，其特征在于，步骤（7）中热压键合机中的键合气压为1E-3~2E-3Pa，键合温度为280~300℃，键合压力为3~4kBar，键合时间为10~20 min。