[发明专利]具有插指型金刚石散热层的GaN HEMT及制备方法

权利要求书

1.一种具有插指型金刚石散热层的GaN HEMT，其特征在于，包括自下而上设置的衬底、中间层和介质层；所述中间层包括自上而下设置的势垒层以及GaN材质的缓冲层；所述GaNHEMT还包括：源电极、漏电极以及栅电极；其中，

所述源电极、所述漏电极以及所述栅电极分别穿过所述介质层与所述势垒层相接触；其中，在水平方向上，所述栅电极位于所述源电极和所述漏电极之间；

所述中间层上沿栅宽方向刻蚀有插指型凹槽，所述插指型凹槽正上方的介质层形成第一插指结构；所述第一插指结构在水平方向上位于所述栅电极和所述漏电极之间并与所述栅电极相邻；

所述栅电极和所述漏电极之间的介质层上表面还生长有金刚石散热层；所述金刚石散热层的下表面形成有第二插指结构；所述第二插指结构与所述第一插指结构无缝对接；

所述栅电极的上端向所述漏电极的方向延伸，以覆盖所述金刚石散热层的部分上表面。

2.根据权利要求1所述的GaN HEMT，其特征在于，所述金刚石散热层的材质为纳米金刚石。

3.根据权利要求1所述的GaN HEMT，其特征在于，所述金刚石散热层的厚度为0.5μm～1μm。

4.根据权利要求1所述的GaN HEMT，其特征在于，所述金刚石散热层的长度占所述栅电极和所述漏电极之间的水平间距的50％～100％。

5.根据权利要求1所述的GaN HEMT，其特征在于，所述介质层的材质为SiN层，所述SiN层的厚度为10nm～60nm。

6.根据权利要求1所述的GaN HEMT，其特征在于，所述势垒层的材质为AlGaN。

7.根据权利要求1所述的GaN HEMT，其特征在于，所述源电极和所述漏电极均为由钛、铝、镍以及金自下而上组成的四层金属堆栈结构。

8.根据权利要求1所述的GaN HEMT，其特征在于，所述栅电极为由镍和金自下而上组成的双层金属堆栈结构。

9.一种具有插指型金刚石散热层的GaN HEMT的制备方法，其特征在于，包括：

步骤S1：获取外延衬底；所述外延衬底包括自下而上设置的衬底和中间层；所述中间层包括自上而下设置的势垒层以及GaN材质的缓冲层；

步骤S2：在所述中间层上沿预定的栅宽方向刻蚀出插指型凹槽；

步骤S3：利用PECVD工艺在所述势垒层上生长介质层；生长完成的介质层在所述插指型凹槽上方形成第一插指结构；

步骤S4：利用MPCVD工艺在所述介质层上生长金刚石散热层；生长完成的金刚石散热层的下表面形成第二插指结构，所述第二插指结构与所述第一插指结构无缝对接；

步骤S5：基于金属硬掩模对所述金刚石散热层进行图形化刻蚀；

步骤S6：制备GaN HEMT的器件电隔离区；

步骤S7：进一步刻蚀所述介质层，以使下方的势垒层暴露出制备源电极所需的源电极区域、制备漏电极所需的漏电极区域以及制备栅电极所需的栅槽区域；

步骤S8：依次利用光刻工艺和金属蒸发沉积工艺，在所述源电极区域和所述漏电极区域内暴露出的势垒层上制备源电极和漏电极；

步骤S9：依次利用光刻工艺和金属蒸发沉积工艺，基于所述栅槽区域内暴露出的势垒层制备栅电极；

其中，在水平方向上，所述栅电极位于所述源电极和所述漏电极之间，图形化刻蚀后的所述金刚石散热层位于所述栅电极和所述漏电极之间，所述第一插指结构位于所述栅电极和所述漏电极之间并与所述栅电极相邻。

10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述金刚石散热层为0.5μm～1μm厚的纳米金刚石层。