[发明专利]基于背栅控制的增强型器件及其制备方法

权利要求书

1.一种基于背栅控制的增强型器件，其特征在于，所述增强型器件包括：

衬底；

位于衬底上的异质结，异质结包括沟道层及势垒层，沟道层中形成有二维电子气；

位于异质结上的介质层；

源极、漏极及栅极，所述源极和漏极位于势垒层及部分沟道层中，栅极位于源极和漏极之间的介质层上；

背栅，形成于栅极下方区域的衬底上，所述背栅上施加有负偏压以耗尽栅极区域下方的二维电子气，从而将耗尽型器件转变为增强型器件。

2.根据权利要求1所述的基于背栅控制的增强型器件，其特征在于，所述栅极下方区域的全部或部分衬底刻蚀形成有背孔，所述背栅形成于背孔内壁上和/或衬底上。

3.根据权利要求2所述的基于背栅控制的增强型器件，其特征在于，所述衬底厚度为80μm～250μm，背孔深度为10μm～240μm。

4.根据权利要求1或2所述的基于背栅控制的增强型器件，其特征在于，所述衬底上还形成有背面金属层，背面金属层与背栅之间通过隔离层进行隔离。

5.根据权利要求4所述的基于背栅控制的增强型器件，其特征在于，所述背栅、背面金属层及隔离层的厚度为500nm～10000nm；和/或，

所述背栅宽度为2μm～10μm；和/或，

所述隔离层的宽度为1μm～5μm。

6.根据权利要求4所述的基于背栅控制的增强型器件，其特征在于，所述源极、漏极、栅极、背栅或背面金属层的材质为金属和/或金属化合物，金属包括金、铂、镍、钛、铝、钯、钽、钨、钼中的一种或多种的组合，金属化合物包括氮化钛、氮化钽中的一种或多种的组合；和/或，

所述隔离层的材质为无机绝缘介质、有机绝缘介质中的一种或多种的组合，无机绝缘介质包括氮化硅、氧化硅、硼磷硅玻璃中的一种或多种的组合，有机绝缘介质包括聚酰亚胺、苯并环丁烯中的一种或多种的组合。

7.根据权利要求1或2所述的基于背栅控制的增强型器件，其特征在于，所述衬底为硅衬底、蓝宝石衬底、碳化硅衬底中的任意一种；和/或，

所述沟道层为氮化镓沟道层，厚度为50nm～2μm；和/或，

所述势垒层为铝镓氮(Al_xGaN_1-xN，x＝0.1～0.3)势垒层，厚度为10nm～30nm；和/或，

所述衬底与沟道层之间设有缓冲层，缓冲层氮化物缓冲层；和/或，

所述介质层的材料为氧化铝、氧化镓、氮化硅中的一种或多种的组合。

8.一种基于背栅控制的增强型器件的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：

S1、提供一耗尽型器件，所述耗尽型器件包括衬底、位于衬底上的异质结、位于异质结上的介质层、位于势垒层及部分沟道层中的源极和漏极、及位于源极和漏极之间的介质层上的栅极；

S2、将耗尽型器件的正面粘合于载片上；

S3、在耗尽型器件栅极下方区域的衬底背面上形成背栅；

S4、去除耗尽型器件正面粘合的载片；

S5、于背栅上施加负偏压以耗尽栅极区域下方的二维电子气，将耗尽型器件转变为增强型器件。

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S3还包括：

刻蚀栅极下方区域的全部或部分衬底形成背孔；

在背孔内壁上和/或衬底上形成背栅。

10.根据权利要求8或9所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括：

在衬底背面制备背面金属层；

在背面金属层与背栅之间制备隔离层。