[发明专利]具有石墨烯掩埋源极和纵向栅极的GaNHEMT元胞结构及制备方法

摘要

本发明公开了一种具有石墨烯掩埋源极和纵向栅极的GaN HEMT元胞结构，源极通过金属材料与石墨烯掩埋散热层连接；器件采用纵向栅极结构，将传统的HEMT器件中长的横向沟道开启模式转变成短的纵向沟道开启模式，栅极由长的横向电流控制沟道转变为短的纵向电流控制沟道，器件利用短的栅极侧壁沟道来实现开关控制，从而有效减小器件的导通电阻；可以实现高密度的元胞结构，提高器件的有效利用面积和单位面积功率密度；同时利用石墨烯优越的热导率迅速将器件有源区产生的热量导走，可以有助于实现大功率GaN HEMT器件，增长器件的高温可靠性。

主权项

具有石墨烯掩埋源极和纵向栅极的GaN HEMT元胞结构的制备方法，其特征在于，包括包括如下步骤：1）放置衬底，在衬底片上生长一层AlN成核层；2）在AlN层上淀积生长一层石墨烯掩埋散热层；3）在石墨烯掩埋层上依次淀积生长AlN隔离层，GaN缓冲层和沟道层，AlGaN势垒层；4）再依次进行GaN器件的制作工艺；5）在制作器件栅极时，采用离子刻蚀技术如ICP等，先刻蚀出栅槽通孔一直刻到露出石墨烯掩埋层；然后先在通孔底部沉积一层厚度10nm‑200nm的掩埋源极金属，源掩埋金属的厚度要高出AlN隔离层并与GaN沟道区域形成欧姆接触，金属材料选用孔填充能力较好的材料；然后在栅通孔里淀积一层栅介质层，栅介质层的厚度为10‑50nm，栅介质层是单层或者多层栅极介质层材料；6）器件内部元胞结构都完成后，在整个器件有源区边缘刻蚀露出石墨烯层，并用金属与器件背面相连，并将连接用所述金属烧结到背板和热沉上。