[发明专利]具有P型屏蔽层的AlGaN/GaN异质结垂直型场效应晶体管及其制作方法

权利要求书

1.具有P型屏蔽层的AlGaN/GaN异质结垂直场效应晶体管，包括：

半导体材料的衬底，兼作漏区(12)；

在衬底上外延生长形成的N型GaN外延层，作为漂移区；

分别在漂移区上部的左、右两端区域形成的两处P型基区(3)以及相应的N+型源区(2)和P+沟道衬底接触(1)；每一处P型基区(3)中形成沟道，其中N+型源区(2)与沟道邻接，P+沟道衬底接触(1)相对于N+型源区(2)位于沟道远端；

栅介质层(4)，覆盖两处P型基区(3)相应的沟道部分；

栅极(8)，位于栅介质层上表面；

源极(9)，覆盖两处P+沟道衬底接触(1)与相应N+型源区(2)相接区域的上表面；

漏极(13)，位于衬底(12)下表面；

其特征在于：

所述漂移区分为：

a、在衬底上外延生长的轻掺杂漂移区(11)；

b、在轻掺杂漂移区(11)中部通过离子注入形成的重掺杂漂移区(14)；

对应于器件中部，在重掺杂漂移区(14)及其两侧邻接的轻掺杂漂移区(11)部分的表面异质外延生长有AlGaN层(5)，使得AlGaN/GaN异质结能够产生二维电子气，形成器件的横向低阻导电通道，并且在漂移区中引入纵向低阻导电通道；

AlGaN层表面设置有源介质层(7)，满足覆盖二维电子气的界面，源介质层(7)上设置有第三处源极(6)，三处源极(6、9)共接；

两处P型基区(3)以及相应的N+型源区(2)和P+沟道衬底接触(1)的下方通过离子注入还形成有P型屏蔽层(10)。

2.根据权利要求1所述的具有P型屏蔽层的AlGaN/GaN异质结垂直场效应晶体管，其特征在于：所述轻掺杂漂移区(11)的掺杂浓度比重掺杂漂移区(14)的掺杂浓度小1-3个数量级。

3.根据权利要求1所述的具有P型屏蔽层的AlGaN/GaN异质结垂直场效应晶体管，其特征在于：所述重掺杂漂移区(14)的掺杂浓度典型值为1×10¹⁶cm^-3～1×10¹⁸cm^-3；轻掺杂漂移区(11)的掺杂浓度典型值为1×10¹⁵cm^-3～1×10¹⁶cm^-3。

4.根据权利要求1所述的具有P型屏蔽层的AlGaN/GaN异质结垂直场效应晶体管，其特征在于：P型掺杂采用的元素为镁或铁。

5.根据权利要求1所述的具有P型屏蔽层的AlGaN/GaN异质结垂直场效应晶体管，其特征在于：P型基区的掺杂浓度典型值为1×10¹⁶cm^-3～1×10¹⁷cm^-3。

6.根据权利要求1所述的具有P型屏蔽层的AlGaN/GaN异质结垂直场效应晶体管，其特征在于：P型屏蔽层的掺杂浓度典型值为1×10¹⁷cm^-3～1×10¹⁹cm^-3。

7.根据权利要求1所述的具有P型屏蔽层的AlGaN/GaN异质结垂直场效应晶体管，其特征在于：耐压为800V时，漂移区的厚度为5μm。

8.根据权利要求1所述的具有P型屏蔽层的AlGaN/GaN异质结垂直场效应晶体管，其特征在于：栅介质层的厚度典型值为0.02～0.1μm，源介质层的厚度典型值为0.5μm～1μm。

9.一种制作权利要求1所述的具有P型屏蔽层的AlGaN/GaN异质结垂直场效应晶体管的方法，包括以下步骤：

(1)取氮化镓材料制作衬底，同时作为漏区；

(2)在衬底上形成外延层，得到轻掺杂漂移区；

(3)在轻掺杂漂移区中间区域通过离子注入形成重掺杂漂移区；

(4)根据所设计击穿电压的要求重复步骤(2)和(3)达到所要求的漂移区厚度；

(5)在重掺杂漂移区及其邻接的轻掺杂漂移区部分表面通过异质外延形成AlGaN层；

(6)在预定区域刻蚀去除AlGaN层，在掩膜的保护下，采用离子注入形成P型基区及其N+型源区和P+沟道衬底接触，形成相应的沟道；

(7)在沟道表面形成栅介质层，并淀积金属形成栅极；

(8)在中间AlGaN/GaN上面形成源介质层；

(9)在器件表面淀积钝化层，并在对应于源极的位置刻蚀接触孔；

(10)在接触孔内淀积金属并刻蚀去除周边其余的钝化层，形成源极，并将三处源极共接。