[发明专利]具有积累层外延栅极MIS结构AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管及其制作方法

权利要求书

1.一种具有积累层外延栅极MIS结构AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管，其特征在于：

包括半导体材料的衬底(1)；

GaN层(2)，位于衬底(1)上表面；

AlGaN层(4)，包括位于GaN层(2)上表面的左右两部分；分别定义为AlGaN层左侧部分和AlGaN层右侧部分；

欧姆源极(3)，位于所述GaN层(2)左端上表面，且与左半部分AlGaN层(4)的左端相连；

欧姆漏极(11)，位于所述GaN层(2)右端上表面，且与右半部分AlGaN层(4)的右端相连；

在左半部分的AlGaN层(4)的右侧、右半部分的AlGaN层(4)的左侧、GaN层(2)上表面之间的区域，以及左半部分的AlGaN层(4)和右半部分的AlGaN层(4)的上表面均设置积累介质层(7)；

外延层(8)，位于积累介质层(7)上表面，且外延层(8)的覆盖区域位于左半部分AlGaN层(4)右侧端至所述积累介质层(7)的右侧端；

外延层(8)左侧部分和右侧部分分别通过离子注入形成P⁺区(6)和N⁺区(9)；

外延层(8)上表面对应于P⁺区(6)的位置设置外延栅极(5)，外延栅极(5)作为器件的栅极；

外延层(8)上表面的右端设置外延漏极(10)，且外延漏极(10)左边界与N⁺区(9)之间存在间隔；

欧姆漏极(11)与外延漏极(10)通过导线连接，整体作为器件的漏极；

所述AlGaN层右侧部分的长度为晶体管器件栅极和漏极之间间距的1/3～2/3，厚度为15～25nm。

2.根据权利要求1所述的具有积累层外延栅极MIS结构AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管，其特征在于：半导体材料的衬底(1)为硅、蓝宝石或碳化硅。

3.根据权利要求1所述的具有积累层外延栅极MIS结构AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管，其特征在于：GaN层(2)的掺杂浓度为1×10¹⁵cm^-3～1×10¹⁷cm^-3。

4.根据权利要求1所述的具有积累层外延栅极MIS结构AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管，其特征在于：所述积累介质层(7)的材料为绝缘材料，厚度为0.03-0.1μm。

5.根据权利要求1所述的具有积累层外延栅极MIS结构AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管，其特征在于：所述外延层(8)采用半导体材料制作，掺杂浓度为1×10¹⁵cm^-3～1×10¹⁷cm^-3，厚度为0.1-2μm。

6.根据权利要求1所述的具有积累层外延栅极MIS结构AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管，其特征在于：所述P⁺区(6)的掺杂浓度为1×10¹⁸cm^-3～1×10²⁰cm^-3，长度为0.5～2μm。

7.根据权利要求1所述的具有积累层外延栅极MIS结构AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管，其特征在于：所述N⁺区(9)的掺杂浓度为1×10¹⁸cm^-3～1×10²⁰cm^-3，长度为0.2～0.6μm，距离外延漏极(10)的间距为0.2～0.5μm。

8.一种制作权利要求1所述具有积累层外延栅极MIS结构AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管的方法，包括以下步骤：

步骤1：取半导体材料制备衬底(1)；

步骤2：在衬底(1)上生长GaN层(2)；

步骤3：在GaN层(2)上通过异质外延形成AlGaN层(4)；

步骤4：仿真获得器件的最优击穿电压，计算出右半部分AlGaN层(4)的长度，然后通过等离子刻蚀法刻除中部区域的部分AlGaN层(4)，从而形成左半部分AlGaN层(4)和右半部分AlGaN层(4)；

步骤5：在左半部分的AlGaN层(4)的右侧、右半部分的AlGaN层(4)的左侧、GaN层(2)上表面之间的区域，以及左半部分的AlGaN层(4)和右半部分的AlGaN层(4)的上表面生长积累介质层(7)；

步骤6：积累介质层(7)上进一步生长外延层(8)，将左半部分AlGaN层(4)上方，以及GaN层(2)最右侧上方的外延层(8)刻除，并通过离子注入在外延层左侧端和右侧端形成P⁺区(6)和N⁺区(9)；

步骤7：在外延层(8)上表面对应于P⁺区(6)的位置淀积金属形成外延栅极(5)，作为器件的栅极，同时在外延层最右端上表面淀积金属形成外延漏极(10)；在GaN层(2)上表面的最左端和最右端淀积金属形成欧姆源极(3)和欧姆漏极(11)；

步骤8：将欧姆漏极(11)与外延漏极(10)相连，形成整个器件的漏极；

步骤9：在器件表面形成钝化层。