[发明专利]基于漏场板的电流孔径异质结晶体管及其制作方法

权利要求书

1.一种基于漏场板的电流孔径异质结晶体管，包括：衬底(1)、漂移层(2)、孔径层(3)、左右两个对称的电流阻挡层(4)、沟道层(6)、势垒层(7)和钝化层(14)，势垒层(7)上的两侧淀积有两个源极(11)，两个源极下方通过离子注入形成两个注入区(10)，源极之间的势垒层上外延有帽层(8)，帽层(8)两侧刻有两个台阶(9)，帽层上面淀积有栅极(12)，衬底(1)下面淀积有肖特基漏极(13)，钝化层(14)完全包裹在除肖特基漏极(13)底部以外的所有区域，两个对称的电流阻挡层(4)之间形成孔径(5)，其特征在于：

所述钝化层(14)，采用阶梯结构，即在钝化层(14)背面的两边刻有整数个阶梯，所有阶梯上淀积有金属，形成对称的两个整体阶梯场板(15)，该阶梯场板与肖特基漏极(13)电气连接，形成阶梯漏场板，阶梯场板的下边界所在高度低于或等于衬底(1)的下边界所在高度；

所述阶梯场板(15)的下方和钝化层(14)的下方填充有绝缘介质材料，以形成保护阶梯场板(15)的保护层(16)。

2.根据权利要求1所述的晶体管，其特征在于阶梯场板(15)的阶梯数，是根据钝化层阶梯数m确定，m根据器件实际使用要求确定，其值为大于等于1的整数。

3.根据权利要求1所述的晶体管，其特征在于钝化层两边的各级阶梯高度L_i相同，且第1阶梯下表面距离衬底(1)下边界的垂直距离W等于L_i，各级阶梯的宽度S_i不同，且自下而上依次增大，i为整数且m≥i≥1。

4.根据权利要求1所述的晶体管，其特征在于漂移层(2)的左、右两侧距离同侧阶梯场板(15)最近处的水平间距t满足关系：S_i>t，其中，S_i为钝化层中各级阶梯宽度。

5.一种制作基于漏场板的电流孔径异质结晶体管的方法，包括如下过程：

A.在采用n^-型GaN材料的衬底(1)上外延n^-型GaN半导体材料，形成漂移层(2)；

B.在漂移层(2)上外延n型GaN半导体材料，形成厚度c为0.5～2μm、掺杂浓度为1×10¹⁵～1×10¹⁸cm^-3的孔径层(3)；

C.在孔径层(3)上制作掩模，利用该掩模在孔径层内的两侧位置注入剂量为1×10¹⁵～1×10¹⁶cm^-2的p型杂质，制作厚度b与孔径层厚度相同，宽度a为0.5～4μm的电流阻挡层(4)，两个对称的电流阻挡层(4)之间形成孔径(5)；

D.在两个电流阻挡层(4)和孔径(5)上部外延GaN半导体材料，形成厚度为0.04～0.2μm的沟道层(6)；

E.在沟道层(6)上部外延GaN基宽禁带半导体材料，形成厚度为5～50nm的势垒层(7)；

F.在势垒层(7)的上部外延p⁺型GaN半导体材料，形成厚度为0.02～0.25μm的帽层(8)；

G.在帽层(8)上制作掩模，利用该掩模在帽层(8)左、右两侧进行刻蚀，且刻蚀区深度等于帽层的厚度，形成台阶(9)；

H.在未被帽层(8)覆盖的势垒层(7)上部以及帽层上部制作掩模，利用该掩模在势垒层内两侧注入剂量为1×10¹⁵～1×10¹⁶cm^-2的n型杂质，以制作注入区(10)，其中，两个注入区的深度均大于势垒层(7)厚度，且小于沟道层(6)与势垒层(7)两者的总厚度；

I.在两个注入区(10)上部、两边未被帽层(8)覆盖的势垒层(7)上部以及帽层(8)上部制作掩模，利用该掩模在两个注入区上部淀积金属，以制作源极(11)；

J.在源极(11)上部、两边未被帽层(8)覆盖的势垒层(7)上部、帽层(8)上部制作掩模，利用该掩模在帽层(8)上部淀积金属，以制作栅极(12)；

K.在整个衬底(1)的背面上淀积金属，以制作肖特基漏极(13)；

L.在除了肖特基漏极(13)底部以外的其他所有区域淀积绝缘介质材料，形成包裹的钝化层(14)；

M.在肖特基漏极(13)的背面和钝化层(14)的背面制作一次掩模，利用该掩模在钝化层(14)背面的左右两边内进行刻蚀，形成第1个平台；

N.制作第1阶梯至第m阶梯，过程如下：

N1)在肖特基漏极(13)的背面和钝化层(14)的背面制作一次掩模，利用本次掩模在第1个平台内进行刻蚀，形成第1阶梯，并得到第2个平台；

N2)在肖特基漏极(13)的背面和钝化层(14)的背面制作一次掩模，利用本次掩模在第2个平台内进行刻蚀，形成第2阶梯，并得到第3个平台；

以此类推，直至形成第m阶梯和第m+1个平台，m根据器件实际使用要求确定，其值为大于等于1的整数；

O.在肖特基漏极(13)的背面以及带有m个阶梯的钝化层(14)的背面制作掩模，利用该掩模在左右两边的第1阶梯至第m阶梯上淀积连续的金属，形成左右对称的两个阶梯场板(15)，并将该两侧的阶梯场板(15)与肖特基漏极(13)电气连接；

P.在肖特基漏极(13)的背面、阶梯场板的下部区域和钝化层(14)的背面制作掩模，利用该掩模，在两个阶梯场板(15)下部区域和钝化层(14)的背面淀积绝缘介质材料，以制作保护层(16)，完成整个器件的制作。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于步骤N中形成的各级阶梯宽度，自下而上依次增大，且均大于t，t为漂移层(2)与阶梯场板(15)最近处的水平间距。