[实用新型]一种具有高导通能力的氮化镓晶体管

权利要求书

1.一种具有高导通能力的氮化镓晶体管，其特征在于，由下至上依次包括衬底（1），应力缓冲层（2），GaN沟道外延层（3），AlGaN势垒层（4），在栅区刻蚀下方AlGaN势垒层（4）形成栅区凹槽、在源区和漏区刻蚀下方AlGaN势垒层（4）形成阵列孔，在凹槽和阵列孔中选区生长AlGaN二次外延层（5），二次外延形成的栅区凹槽上生长栅介质层（6），源区和漏区的阵列孔上形成源极（7）和漏极（8），凹槽沟道处的栅介质层（6）上覆盖栅极（9）。

2.根据权利要求1所述的具有高导通能力的氮化镓晶体管，其特征在于，在源区和漏区通过阵列孔降低欧姆接触电阻，在栅区通过二次生长形成具有薄势垒的凹槽结构。

3.根据权利要求1所述的具有高导通能力的氮化镓晶体管，其特征在于，所述衬底（1）为 Si 衬底、蓝宝石衬底、碳化硅衬底、GaN自支撑衬底或AlN中衬底。

4.根据权利要求1所述的具有高导通能力的氮化镓晶体管，其特征在于，所述的应力缓冲层（2）为AlN、AlGaN、GaN的任一种，应力缓冲层（2）的厚度为100 nm~20 μm。

5.根据权利要求1所述的具有高导通能力的氮化镓晶体管，其特征在于，所述的GaN沟道外延层（3）为非故意掺杂的GaN外延层或掺杂的高阻GaN外延层；所述的GaN沟道外延层（3）的厚度为100 nm~20 μm。

6.根据权利要求1所述的具有高导通能力的氮化镓晶体管，其特征在于，所述的AlGaN势垒层（4）为AlGaN材料，厚度为10nm-40nm；所述的AlGaN二次外延层（5）为AlGaN材料，厚度为5nm，填充于栅极（9）凹槽和源极（7）和漏极（8）的阵列孔中。

7.根据权利要求1所述的具有高导通能力的氮化镓晶体管，其特征在于，所述的AlGaN势垒层（4）之上还生长有盖帽层或钝化层（11）；所述的盖帽层为GaN，厚度为0.5-8 nm；所述的钝化层为SiN，厚度为1-50 nm。

8.根据权利要求1所述的具有高导通能力的氮化镓晶体管，其特征在于，所述的GaN沟道外延层（3）和AlGaN势垒层（4）之间还插入一层AlN空间隔离层（10），AlN空间隔离层（10）厚度为0.3nm-3nm。

9.根据权利要求1所述的具有高导通能力的氮化镓晶体管，其特征在于，所述的栅介质层（6）为Al2O3、AlON、MgO、Si3N4、SiO2、SiOxNy、或HfO2绝缘介质层，厚度为1 nm -100 nm；所述的源极（7）和漏极（8）材料为Ti/Al/Ni/Au合金、Ti/Al/Ti/Au合金、Ti/Al/Mo/Au合金或Ti/Al/Ti/TiN合金；所述的栅极（9）材料为Ni/Au合金、Pt/Al合金、Pd/Au合金或TiN/Ti/Al/Ti/TiN合金。