[发明专利]低欧姆接触电阻的GaN基高电子迁移率晶体管及制备方法

说明书

本发明涉及一种低欧姆接触电阻的GaN基高电子迁移率晶体管及制备方法，其中，该晶体管包括：自下而上依次层叠的衬底层、Ga极性GaN层和势垒层；源区，位于Ga极性GaN层和势垒层内部；漏区，位于Ga极性GaN层和势垒层内部，且与源区间隔设置；源极，设置在源区的上表面；漏极，设置在漏区的上表面；栅极，设置在势垒层的上表面，且位于源极和漏极之间；其中，势垒层的材料为n型Al_xGa_1‑xN，其中，0≤x≤1，源区和漏区均包括自下而上依次层叠的氮化的蓝宝石层和N极性GaN层。本发明的晶体管，采用了Ga极性GaN材料来实现Al_xGa_1‑xN/GaN异质结，保证高的电子迁移率，在N极性GaN材料上制作了源漏区欧姆接触电极，实现良好的欧姆接触，有效地降低了欧姆接触电阻。

技术领域

本发明属于微电子技术领域，具体涉及一种低欧姆接触电阻的GaN基高电子迁移率晶体管及制备方法。

背景技术

高电子迁移率晶体管(HEMT)是一种异质结场效应晶体管，又被称为选择掺杂异质结晶体管(SDHT)、二维电子气场效应晶体管(2-DEGFET)和调制掺杂场效应晶体管(MODFET)等。由第三代宽禁带半导体材料GaN构成的HEMT器件，凭着其在高温、高频、大功率等方面的明显优势，在移动通信、雷达系统、电力电子、微波功率、航空航天等领域得到了广泛应用。

AlGaN/GaN HEMT因具有输出阻抗高，容易将器件与系统进行匹配；工作电压高，在系统级应用中可降低电压转换的需求；导通电阻小，降低了导通损耗；输出功率密度高，有利于器件的小型化等优势而得到了广泛的研究。但目前AlGaN/GaN HEMT器件仍存在许多问题，制约了其大规模的应用。由于GaN材料禁带宽度较大并且AlGaN/GaN HEMT外延材料的非故意掺杂，导致实现良好的欧姆接触成为了一大难题，而对于大功率器件，较差的欧姆接触意味着将产生大量非必要的热量从而严重影响器件的可靠性。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种低欧姆接触电阻的GaN基高电子迁移率晶体管及制备方法。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

本发明提供了一种低欧姆接触电阻的GaN基高电子迁移率晶体管，包括：

自下而上依次层叠的衬底层、Ga极性GaN层和势垒层；

源区，位于所述Ga极性GaN层和所述势垒层内部；

漏区，位于所述Ga极性GaN层和所述势垒层内部，且与所述源区间隔设置；

源极，设置在所述源区的上表面；

漏极，设置在所述漏区的上表面；

栅极，设置在所述势垒层的上表面，且位于所述源极和所述漏极之间；

其中，所述势垒层的材料为n型Al_xGa_1-xN，其中，0≤x≤1，所述源区和所述漏区均包括自下而上依次层叠的氮化的蓝宝石层和N极性GaN层。

在本发明的一个实施例中，所述衬底层的材料为SiC。

在本发明的一个实施例中，

所述Ga极性GaN层与所述n型Al_xGa_1-xN形成Al_xGa_1-xN/GaN异质结，所述Ga极性GaN层的厚度为2000-2500nm，所述势垒层的厚度为20-25nm。

在本发明的一个实施例中，所述氮化的蓝宝石层位于所述Ga极性GaN层内部。

在本发明的一个实施例中，所述氮化的蓝宝石层的厚度为800-1000nm，所述N极性GaN层的厚度为400-600nm。