[发明专利]GaN基功率器件的栅极结构及其制作方法

权利要求书

1.一种GaN基功率器件的栅极结构，其特征在于包括依次设置的介质层、第一过渡层、第二过渡层和堆叠栅电极层，以及，在所述第一过渡层和第二过渡层之间还设置有一层以上的功函数层，所述功函数层包括基础材料层，在所述基础材料层上设置有一个以上的窗口，所述窗口内填充有复合材料，所述复合材料至少由形成基础材料层的基础材料与功函数调节材料复合形成；所述第一过渡层和第二过渡层的材质与所述基础材料层的材质相同，其中，所述基础材料选自金属化合物，所述功函数调节材料选自金属材料。

2.根据权利要求1所述的GaN基功率器件的栅极结构，其特征在于：所述窗口具有台阶状结构。

3.根据权利要求1所述的GaN基功率器件的栅极结构，其特征在于：所述基础材料层上设置有多个窗口，该多个窗口形成设定图形结构。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的GaN基功率器件的栅极结构，其特征在于：所述窗口的深度小于基础材料层的厚度。

5.根据权利要求1-3中任一项所述的GaN基功率器件的栅极结构，其特征在于包括：两层以上的功函数层，两层以上的功函数层依次叠层设置，且相邻两层功函数层的基础材料层上的窗口个数、形状和深度相同或不同；优选的，相邻两层功函数层的基础材料层上的窗口个数、形状和深度不同；和/或，所述第一过渡层和第二过渡层中任一者中的金属元素与非金属元素的含量比沿设定方向呈均匀梯度变化；和/或，所述第一过渡层中金属元素与非金属元素的含量比沿远离功函数层的方向逐渐减小，且所述第一过渡层中金属元素与非金属元素的最大含量比与其相邻的基础材料层的金属元素与非金属元素的含量比一致；所述第二过渡层中金属元素与非金属元素的含量比沿远离功函数层的方向逐渐增大；且所述第二过渡层中金属元素与非金属元素的最小含量比与其相邻的基础材料层的金属元素与非金属元素的含量比一致；和/或，所述金属化合物包括TiN、TaN中的任意一种或两种以上的组合；优选的，所述金属材料包括Al；优选的，所述介质层的材质包括SiO₂、SiNx、Al₂O₃、HfO₂中的任意一种或两种以上组合。

6.一种GaN基功率器件栅极结构的制作方法，其特征在于包括：

制作形成介质层的步骤；以及于所述介质层上依次制作形成第一过渡层、一层以上的功函数层、第二过渡层和堆叠栅电极层的步骤；

所述功函数层包括基础材料层以及填充在所述基础材料层内的复合材料，所述复合材料至少由形成基础材料层的基础材料与功函数调节材料复合形成；所述第一过渡层和第二过渡层的材质与所述基础材料层采用相同的材料形成，其中，所述基础材料选自金属化合物，所述功函数调节材料选自金属材料。

7.根据权利要求6所述的制作方法，其特征在于，所述功函数层的制作步骤包括：制作形成基础材料层，在所述基础材料层上加工形成一个以上的窗口，并在所述窗口内形成所述复合材料，所述窗口的深度小于基础材料层的厚度。

8.根据权利要求7所述的制作方法，其特征在于具体包括：在所述窗口内依次交替设置基础材料和功函数调节材料，之后进行退火处理以形成所述的复合材料；优选的，所述窗口具有台阶结构；和/或，所述的制作方法包括：在所述基础材料层上加工形成多个窗口，该多个窗口形成设定图形结构；在所述窗口内设置功函数调节材料，之后进行退火处理以形成所述的复合材料。

9.根据权利要求7所述的制作方法，其特征在于包括：于所述第一过渡层上制作形成两层以上的功函数层，且相邻两层功函数层的基础材料层上的窗口个数、形状和深度相同或不同；优选的，相邻两层功函数层的基础材料层上的窗口个数、形状和深度不同。

10.根据权利要求6所述的制作方法，其特征在于具体包括：至少采用反应溅射的方式制作形成所述第一过渡层和第二过渡层，并至少通过改变溅射功率或者改变反应气体的流量以调节第一过渡层和第二过渡层中的金属元素和非金属元素的含量比，以使第一过渡层和第二过渡层中任一者中的金属元素与非金属元素的含量比沿设定方向呈均匀梯度变化；和/或，所述第一过渡层内的金属元素与非金属元素的含量比沿靠近功函数层的方向均匀梯度增大，第二过渡层内的金属元素与非金属元素的含量比沿远离功函数层的方向均匀梯度增大；优选的，所述第一过渡层与第二过渡层中任一者的金属元素与非金属元素的最大含量比与其相邻基础材料层的金属元素与非金属元素的含量比一致；和/或，所述金属化合物包括TiN、TaN中的任意一种或两种以上的组合；优选的，所述金属材料包括Al；优选的，所述介质层的材质包括SiO₂、SiNx、Al₂O₃、HfO₂中的任意一种或两种以上组合。