[发明专利]一种覆盖纳米柱势垒的GaN晶体管及其制备方法

权利要求书

1.一种覆盖纳米柱势垒的GaN晶体管，其特征在于：所述晶体管由下至上包括衬底、缓冲层、沟道层及覆盖纳米柱的势垒层，势垒层上设置有源极、漏极及栅极，且栅极位于源极和漏极之间；所述沟道层由GaN异质外延生长形成，所述势垒层由Al_xGa_1-xN异质外延生长形成，并通过控制Al_xGa_1-xN势垒层的生长条件在势垒层表面的螺位错终止处形成Al_xGa_1-xN合金纳米柱，其中0x1；所述纳米柱的高度为1-3nm。

2.根据权利要求1所述的覆盖纳米柱势垒的GaN晶体管，其特征在于：所述纳米柱的密度为10⁶个/cm²-10⁹个/cm²。

3.根据权利要求1所述的覆盖纳米柱势垒的GaN晶体管，其特征在于：所述Al_xGa_1-xN势垒层的Al组分为15％-22％。

4.根据权利要求1所述的覆盖纳米柱势垒的GaN晶体管，其特征在于：所述源极、漏极及栅极由金属制成且源极和漏极与势垒层形成欧姆接触，栅极与势垒层形成肖特基接触。

5.一种如权利要求1～4任一项所述的覆盖纳米柱势垒的GaN晶体管的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)于一衬底上形成缓冲层；

(2)于所述缓冲层上异质外延生长GaN沟道层；

(3)通过MOCVD方法于所述沟道层上异质外延生长覆盖纳米柱的Al_xGa_1-xN势垒层，生长条件为：TMGa为180-300sccm，TMAl为350-800sccm，NH₃的流量为8000-12000sccm，外延生长的表面温度1000-1150℃，从而于势垒层表面的螺位错终止处一一对应的形成纳米柱；

(4)于覆盖纳米柱势垒层表面上形成源极和漏极；

(5)于源极和漏极之间定义一栅极区域形成栅极。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：步骤(3)中，所述势垒层生长条件为：表面温度为1070℃，TMAl流量400sccm，TMGa流量230sccm，NH₃流量9000sccm。

7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：所述势垒层生长速度为1.8μm/h-3μm/h。

8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：步骤(2)具体包括以下子步骤：

通过电子束蒸镀的方法于所述势垒层表面的两个区域分别蒸镀上Ti/Al/Ni/Au多金属层，其中所述Ti/Al/Ni/Au的厚度分别是20/150/70/100nm；

于850-950℃下退火25-50秒形成欧姆接触，形成所述源极和漏极。

9.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：步骤(5)中，所述栅极是金属，通过磁控溅镀、离子蒸镀或电子束蒸发的方法沉积于所述覆盖纳米柱的势垒层表面并与势垒层形成肖特基接触。