[发明专利]双渐变沟道氮化镓基垂直结构射频器件及其制备方法

权利要求书

1.双渐变沟道结构氮化镓基垂直型HEMT射频器件，其特征在于，包括：

Si衬底；

漏极，设置于所述衬底的一表面；

AlN缓冲层，设置于衬底上与漏极相对的表面；

GaN成核层，设置于所述AlN缓冲层的表面；

第一p型GaN电流阻挡区域和第二p型GaN电流阻挡区域，分别设置于GaN成核层表面两侧；

n型GaN区域，设置于第一p型GaN电流阻挡区域和第二p型GaN电流阻挡区域之间，位于GaN成核层表面；

第一源极和第二源极，分别设置于第一p型GaN电流阻挡区域和第二p型GaN电流阻挡区域的表面；

第一GaN层、第一Al组分渐变沟道层、第二GaN层、第二Al组分渐变沟道层依次层叠于n型GaN区域和p型GaN电流阻挡区域的表面，位于第一源极和第二源极之间，第一Al组分渐变沟道层为AlGaN材料，其Al组分沿第二GaN层指向第一GaN层的方向由0变化为0.15，第二Al组分渐变沟道层为AlGaN材料，其Al组分沿第一GaN层指向第二GaN层的方向由0变化为0.15；

第一钝化区域和第二钝化区域，分别位于第二Al组分渐变沟道层表面两侧；GaN帽层，位于第一钝化区域和第二钝化区域之间，设置于第二Al组分渐变沟道层表面；

栅极，设置于第二Al组分渐变沟道层上，位于第一源极和第二源极之间。

2.根据权利要求1的所述双渐变沟道结构氮化镓基垂直型HEMT射频器件，其特征在于，第一p型GaN电流阻挡区域、n型GaN区域和第二p型GaN电流阻挡区域的厚度均为0.8μm～1.2μm。

3.根据权利要求1或2的所述双渐变沟道结构氮化镓基垂直型HEMT射频器件，其特征在于，第一GaN层和第二GaN层的厚度均为5~10nm；第一Al组分渐变沟道层和第二Al组分渐变沟道层的厚度均为4~8nm。

4.根据权利要求1或2的所述双渐变沟道结构氮化镓基垂直型HEMT射频器件，其特征在于，所述第一钝化区域和第二钝化区域的宽度为1.5μm~2.5μm；所述钝化区域的材料优选氮化硅。

5.双渐变沟道结构氮化镓基垂直型HEMT射频器件的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

在Si衬底上外延生长AlN缓冲层；

在AlN缓冲层上依次外延生长GaN成核层和p型GaN电流阻挡层；

刻蚀所述p型GaN电流阻挡层以在GaN成核层表面两侧形成第一p型GaN电流阻挡区域和第二p型GaN电流阻挡区域；

在第一和第二p型GaN电流阻挡区域之间外延生长n型GaN；

在第一p型GaN电流阻挡区域表面形成第一源极，在第二p型GaN电流阻挡区域表面形成第二源极；

在第一和第二源极之间的p型GaN电流阻挡区域和n型GaN上依次生长第一GaN层、第一Al组分渐变沟道层、第二GaN层、第二Al组分渐变沟道层和GaN帽层，第一Al组分渐变沟道层为AlGaN材料，其Al组分沿第二GaN层指向第一GaN层的方向由0变化为0.15，第二Al组分渐变沟道层为AlGaN材料，其Al组分沿第一GaN层指向第二GaN层的方向由0变化为0.15；

刻蚀GaN帽层的两端，分别形成第一和第二沟槽；

在第一和第二沟槽中形成第一和第二钝化层区域；

在第一和第二钝化层区域之间的GaN帽层表面形成栅极；

在Si衬底上与栅极相对的表面形成漏极。