[发明专利]绝缘栅型直角源场板高电子迁移率器件及其制作方法

权利要求书

1.一种绝缘栅型直角源场板高电子迁移率器件，自下而上包括：衬底(1)、过渡层(2)、势垒层(3)、绝缘介质层(7)、钝化层(9)和保护层(12)，势垒层(3)的上面淀积有源极(4)、漏极(5)，势垒层(3)的侧面刻有台面(6)，台面深度大于势垒层厚度，绝缘介质层(7)上面淀积有绝缘栅极(8)。其特征在于，钝化层(9)内刻有凹槽(10)，钝化层(9)与保护层(12)之间淀积有直角源场板(11)，直角源场板(11)靠近绝缘栅极一侧边缘与凹槽(10)靠近绝缘栅极一侧边缘对齐，该直角源场板与源极(4)电气连接，且下端完全填充在凹槽(10)内。

2.根据权利要求1所述的绝缘栅型直角源场板高电子迁移率器件，其特征在于凹槽(10)的深度s为0.22～9.3μm，宽度b为0.55～7.7μm；凹槽(10)底部与绝缘介质层(7)之间的距离d为0.078～0.57μm；绝缘介质层(7)的厚度e为3～87nm。

3.根据权利要求1所述的绝缘栅型直角源场板高电子迁移率器件，其特征在于凹槽(10)靠近绝缘栅极一侧边缘与绝缘栅极(8)靠近漏极一侧边缘之间的距离a为s×(d+e×ε₂/ε₁)^0.5，其中s为凹槽深度，d为凹槽底部与绝缘介质层之间的距离，e为绝缘介质层的厚度，ε₂为钝化层的相对介电常数，ε₁为绝缘介质层的相对介电常数；凹槽靠近漏极一侧边缘与直角源场板靠近漏极一侧边缘之间的距离c为0.74～9.3μm。

4.根据权利要求1所述的绝缘栅型直角源场板高电子迁移率器件，其特征在于衬底(1)采用蓝宝石或碳化硅或硅材料。

5.一种制作绝缘栅型直角源场板高电子迁移率器件的方法，包括如下过程：

1)在衬底(1)上外延GaN基宽禁带半导体材料，形成过渡层(2)；

2)在过渡层上外延GaN基宽禁带半导体材料，形成势垒层(3)；

3)在势垒层(3)上第一次制作掩膜，利用该掩膜在势垒层(3)的两端淀积金属，再在N₂气氛中进行快速热退火，分别制作源极(4)和漏极(5)；

4)在势垒层(3)上第二次制作掩膜，利用该掩膜在源极左侧、漏极右侧的势垒层上进行刻蚀，且刻蚀区深度大于势垒层厚度，形成台面(6)；

5)在源极上部、漏极上部以及源极和漏极之间的势垒层上部淀积厚度e为3～87nm的绝缘介质材料，制作绝缘介质层(7)；

6)在绝缘介质层(7)上第三次制作掩膜，利用该掩膜在源极和漏极之间的绝缘介质层上淀积金属，制作绝缘栅极(8)；

7)分别在绝缘栅极上部与绝缘介质层的其他区域上部淀积钝化层(9)；

8)在钝化层(9)上第四次制作掩膜，利用该掩膜在绝缘栅极与漏极之间的钝化层(9)内进行刻蚀，以制作深度s为0.22～9.3μm，宽度b为0.55～7.7μm的凹槽(10)，凹槽(10)底部与绝缘介质层(7)之间的距离d为0.078～0.57μm；该凹槽靠近绝缘栅极一侧边缘与绝缘栅极靠近漏极一侧边缘之间的距离a为s×(d+e×ε₂/ε₁)^0.5，其中s为凹槽深度，d为凹槽底部与绝缘介质层之间的距离，e为绝缘介质层的厚度，ε₂为钝化层的相对介电常数，ε₁为绝缘介质层的相对介电常数；

9)在钝化层(9)上第五次制作掩膜，利用该掩膜在凹槽内和源极与漏极之间的钝化层上淀积金属，所淀积金属要完全填充凹槽，该金属靠近绝缘栅极一侧边缘与凹槽靠近绝缘栅极一侧边缘对齐，形成厚度为0.22～9.3μm的直角源场板(11)，并将直角源场板(11)与源极(4)电气连接，直角源场板靠近漏极一侧边缘与凹槽靠近漏极一侧边缘之间的距离c为0.74～9.3μm；

10)在直角源场板(11)上部与钝化层(9)的其它区域上部淀积绝缘介质材料，形成保护层(12)，完成整个器件的制作。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于第9)步中在凹槽内和源极与漏极之间的钝化层上所淀积的金属采用三层金属组合Ti/Mo/Au，即下层为Ti、中层为Mo、上层为Au，其厚度为0.1～5.7μm/0.08～2.8μm/0.04～0.8μm。