[发明专利]一种垂直结构高电子迁移率晶体管结构及其制造方法

权利要求书

1.一种垂直结构AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管结构，自下而上依次包括：漏极电极、基板、键合金属层、漏极欧姆接触金属层、高阻层、位错调控结构、GaN沟道层、AlGaN势垒层、P型层、钝化层、源极电极和栅极电极，其特征在于：在所述栅极电极正下方的高阻层内设有垂直导电通道，使漏极欧姆接触金属层与GaN沟道层联通，所述位错调控结构包括倒六角锥状坑形成层、势垒调控层以及倒六角锥状坑合并层，所述倒六角锥状坑形成层在位错线处形成倒六角锥状坑，所述势垒调控层在倒六角锥状坑侧壁以及倒六角锥状坑锥底位置形成比倒六角锥状坑之外区域的相对高阻，所述倒六角锥状坑合并层将所述倒六角锥状坑填平。

2.根据权利要求1所述的一种垂直结构AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管结构，其特征在于：所述垂直导电通道由高阻层内的通孔以及通孔内填充的金属层构成，通孔内填充的金属层为漏极欧姆接触金属层，或是单独沉积的金属层；或所述垂直导电通道为在高阻层内利用Si离子注入形成的n型低阻区域。

3.根据权利要求1所述的一种垂直结构AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管结构，其特征在于：所述势垒调控层在倒六角锥状坑侧壁以及倒六角锥状坑锥底位置为不掺杂Al_xGa_1-xN，在倒六角锥状坑之外区域为掺Si的Al_xGa_1-xN，其中0≤x≤0.3，利用Si掺杂差异使倒六角锥状坑内位错线附近区域成为相对高阻；或所述势垒调控层在倒六角锥状坑侧壁以及倒六角锥状坑锥底位置为平均Al组分x的Al_xGa_1-xN，在倒六角锥状坑之外区域为平均Al组分y的Al_yGa_1-yN，其中0.4≤x≤1，0y≤0.3，且x/y≥1.5，利用Al组分差异使倒六角锥状坑内位错线附近区域成为相对高阻；或所述势垒调控层在倒六角锥状坑侧壁位置为厚度h_p的Al_xGa_1-xN，在倒六角锥状坑之外区域为厚度h_c的Al_xGa_1-xN，其中0≤x≤1，且h_p/h_c≥2，利用厚度差异使倒六角锥状坑内位错线附近区域成为相对高阻；或所述势垒调控层为三种势垒调控层的两种以上组合，也就是利用Si掺杂差异、Al组分差异及厚度差异中的两种以上来使倒六角锥状坑内位错线附近区域成为相对高阻。

4.根据权利要求1所述的一种垂直结构AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管结构，其特征在于：所述垂直导电通道的外边缘比栅极电极的外边缘小，定义垂直导电通道的外边缘与栅极电极的外边缘之间的距离为L_g，1μm≤L_g≤10μm。

5.根据权利要求4所述的一种垂直结构AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管结构，其特征在于：L_g与高阻层厚度的差值小于1微米。

6.根据权利要求1所述的一种垂直结构AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管结构，其特征在于：在所述GaN沟道层与AlGaN势垒层之间设有AlN插入层，AlN插入层厚度0～5nm，当AlN掺入层厚度为0nm时，相当于去掉AlN插入层；所述高阻层为掺C或Fe元素的GaN或AlGaN，所述高阻层的厚度为1～10μm；所述P型层为掺Mg元素的P-GaN或者P-AlGaN；所述基板为导电导热良好的材料。

7.根据权利要求1所述的一种垂直结构AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管结构，其特征在于：所述基板为Si、Ge、Cu或Cu合金，但不限于此。