基于介質(zhì)調(diào)制的復合源場板異質(zhì)結(jié)場效應晶體管的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于介質(zhì)調(diào)制的復合源場板異質(zhì)結(jié)場效應晶體管，主要解決現(xiàn)有場板技術(shù)在實現(xiàn)高擊穿電壓時工藝復雜的問題。其包括：襯底(1)、過渡層(2)、勢壘層(3)、源極(4)、漏極(5)、臺面(6)、鈍化層(9)和保護層(13)；源極與漏極之間的勢壘層內(nèi)刻有柵槽(7)，柵槽(7)內(nèi)淀積有柵極(8)，柵極與漏極之間的鈍化層(9)內(nèi)刻有凹槽(10)，凹槽(10)內(nèi)完全填充有高介電常數(shù)介質(zhì)(11)，鈍化層(9)與保護層(13)之間淀積有源場板(12)，該源場板與源極電氣連接，源場板(12)與高介電常數(shù)介質(zhì)(11)構(gòu)成復合源場板。本發(fā)明具有制作工藝簡單、擊穿電壓高、場板效率高、可靠性高和成品率高的優(yōu)點。
【專利說明】基于介質(zhì)調(diào)制的復合源場板異質(zhì)結(jié)場效應晶體管
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于半導體器件【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種基于介質(zhì)調(diào)制的復合源場板異質(zhì) 結(jié)場效應晶體管，可作為電力電子系統(tǒng)的基本器件。 技術(shù)背景
[0002] 功率半導體器件是電力電子系統(tǒng)的重要元件，是進行電能處理的有效工具。近年 來，隨著能源和環(huán)境問題的日益突出，研發(fā)新型高性能、低損耗功率器件已成為提高電能利 用率、節(jié)約能源、緩解能源危機的有效途徑之一。然而，在功率器件研究中，高速、高壓與低 導通電阻之間存在著嚴重的制約關(guān)系，合理、有效地改進這種制約關(guān)系是提高器件整體性 能的關(guān)鍵。隨著市場不斷對功率系統(tǒng)提出更高效率、更小體積、更高頻率的要求，傳統(tǒng)Si基 半導體功率器件性能已逼近其理論極限。為了能進一步減少芯片面積、提高工作頻率、提高 工作溫度、降低導通電阻、提高擊穿電壓、降低整機體積、提高整機效率，以氮化鎵為代表的 寬禁帶半導體材料，憑借其更大的禁帶寬度、更高的臨界擊穿電場和更高的電子飽和漂移 速度，且化學性能穩(wěn)定、耐高溫、抗輻射等突出優(yōu)點，在制備高性能功率器件方面脫穎而出， 應用潛力巨大。特別是采用GaN基異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)的高電子遷移率晶體管，即GaN基HEMT器件， 更是因其低導通電阻、高工作頻率等特性，能滿足下一代電子裝備對功率器件更大功率、更 高頻率、更小體積和更惡劣高溫工作的要求，在經(jīng)濟和軍事領(lǐng)域具有廣闊和特殊的應用前 旦 -5^ 〇
[0003] 然而，常規(guī)GaN基HEMT器件結(jié)構(gòu)上存在固有缺陷，會導致器件溝道電場強度呈畸 形分布，尤其是在器件柵極靠近漏極附近存在極高電場峰值。導致實際的GaN基HEMT器件 的擊穿電壓往往遠低于理論期望值，且存在電流崩塌、逆壓電效應等可靠性問題，嚴重制約 了在電力電子領(lǐng)域中的應用和發(fā)展。為了解決以上問題，國內(nèi)外研究者們提出了眾多方法， 而場板結(jié)構(gòu)是其中效果最為顯著、應用最為廣泛的一種。2000年美國UCSB的N. Q. Zhang 等人首次將場板結(jié)構(gòu)成功應用于GaN基HEMT功率器件中，研制出交疊柵器件，飽和輸出電 流為500mA/mm，關(guān)態(tài)擊穿電壓可達570V，這是當時所報道擊穿電壓最高的GaN器件，參見 High breakdown GaN HEMT with overlapping gate structure, IEEE Electron Device Letters，Vol. 21，No. 9, pp. 421-423, 2000。隨后，各國研究機構(gòu)紛紛展開了相關(guān)的研究工 作，而美國和日本是該領(lǐng)域中的主要領(lǐng)跑者。在美國，主要是UCSB、南卡大學、康奈爾大學 以及著名的電力電子器件制造商IR公司等從事該項研究。日本相對起步較晚，但他們對 這方面的工作非常重視，資金投入力度大，從事機構(gòu)眾多，包括：東芝、古河、松下、豐田和富 士等大公司。隨著研究的深入，研究者們發(fā)現(xiàn)相應地增加場板長度，可以提高器件擊穿電 壓。但場板長度的增加會使場板效率，即擊穿電壓比場板長度，不斷減小，也就是場板提高 器件擊穿電壓的能力隨著場板長度的增加逐漸趨于飽和，參見Enhancement of breakdown voltage in AlGaN/GaN high electron mobility transistors using a field plate, IEEE Transactions on Electron Devices, Vol. 48, No. 8, pp. 1515-1521，2001,以及Development and characteristic analysis of a field-plated Al2O3AlInN/GaN MOS HEMT, Chinese Physics B, VoL 20, No. 1，ρρ· 0172031-0172035, 2011。因此，為了進一步提高器件擊穿電 壓，同時兼顧場板效率，2008年日本東芝公司的Wataru Saito等人采用柵場板和源場板的 雙層場板結(jié)構(gòu)研制出了雙層場板絕緣柵型GaN基HEMT器件，該器件擊穿電壓高達940V，最 大輸出電流高達4· 4Α，參見A 130-W Boost Converter Operation Using a High-Voltage GaN-HEMT, IEEE Electron Device Letters, Vol. 29, No. 1，pp. 8-10, 2008。這種雙層場板結(jié) 構(gòu)已成為當前國際上用來改善GaN基功率器件擊穿特性，提高器件整體性能的主流場板技 術(shù)。然而，GaN基雙層場板HEMT器件的工藝復雜，制造成本更高，每一層場板的制作都需要 光刻、淀積金屬、淀積鈍化介質(zhì)等工藝步驟。而且要優(yōu)化各層場板下介質(zhì)材料厚度以實現(xiàn)擊 穿電壓最大化，必須進行繁瑣的工藝調(diào)試和優(yōu)化，因此大大增加了器件制造的難度，降低了 器件的成品率。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004] 本發(fā)明的目的在于克服上述已有技術(shù)的不足，提供一種制造工藝簡單、擊穿電壓 高、場板效率高和可靠性高的基于介質(zhì)調(diào)制的復合源場板異質(zhì)結(jié)場效應晶體管，以減小器 件的制作難度，改善器件的擊穿特性和可靠性，提高器件的成品率。
[0005] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的器件結(jié)構(gòu)采用GaN基寬禁帶半導體材料構(gòu)成的異 質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)，自下而上包括：襯底、過渡層、勢壘層、鈍化層和保護層，勢壘層的上面淀積有源 極、漏極，勢壘層的側(cè)面刻有臺面，且臺面深度大于勢壘層的厚度，在源極與漏極之間的勢 壘層內(nèi)刻有柵槽，在柵槽內(nèi)淀積有柵極，其特征在于：鈍化層內(nèi)刻有凹槽，凹槽內(nèi)完全填充 有高介電常數(shù)介質(zhì)；鈍化層與保護層之間淀積有源場板，該源場板與源極電氣連接，且源場 板與高介電常數(shù)介質(zhì)構(gòu)成復合源場板結(jié)構(gòu)。
[0006] 作為優(yōu)選，所述的柵槽的深度h小于勢壘層的厚度，柵極與柵槽左端之間的距離^ 為0?2 μ m，柵極與柵槽右端之間的距離r2為0?3 μ m，并且Γι彡r2。
[0007] 作為優(yōu)選，所述的凹槽深度s為0. 29?10. 1 μ m，寬度b為0. 66?8. 6 μ m。
[0008] 作為優(yōu)選，所述的凹槽底部與勢壘層之間的距離d為0. 087?0. 99 μ m。
[0009] 作為優(yōu)選，所述的凹槽靠近漏極一側(cè)邊緣與源場板靠近漏極一側(cè)邊緣之間的距離 c 為 0· 84 ?10. 4 μ m。
[0010] 作為優(yōu)選，所述的凹槽靠近柵極一側(cè)邊緣與柵極靠近漏極一側(cè)邊緣之間的距離a 為sX (d+sX ε / ε 2)°_5,其中s為凹槽深度,d為凹槽底部與勢魚層之間的距離，ε i為鈍化 層的相對介電常數(shù)，ε 2為高介電常數(shù)介質(zhì)的相對介電常數(shù)。
[0011] 作為優(yōu)選，所述的鈍化層的相對介電常數(shù)ε i和高介電常數(shù)介質(zhì)的相對介電常數(shù) ε 2的取值范圍為1. 5?2000,且ε ' ε 2。
[0012] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明制作基于介質(zhì)調(diào)制的復合源場板異質(zhì)結(jié)場效應晶體管的 方法，包括如下過程：
[0013] 第一步，在襯底上外延GaN基寬禁帶半導體材料，形成過渡層；
[0014] 第二步，在過渡層上外延GaN基寬禁帶半導體材料，形成勢壘層；
[0015] 第三步，在勢壘層上第一次制作掩膜，利用該掩膜在勢壘層的兩端淀積金屬，再在 N2氣氛中進行快速熱退火，分別制作源極和漏極；
[0016] 第四步，在勢壘層上第二次制作掩膜，利用該掩膜在源極左側(cè)、漏極右側(cè)的勢壘層 上進行刻蝕，且刻蝕區(qū)深度大于勢壘層厚度，形成臺面；
[0017] 第五步，在勢壘層上第三次制作掩膜，利用該掩膜在源極與漏極之間的勢壘層內(nèi) 進行刻蝕，制作柵槽，柵槽的深度h小于勢壘層的厚度；
[0018] 第六步，在勢壘層上第四次制作掩膜，利用該掩膜在柵槽內(nèi)淀積金屬，制作柵極， 柵極與柵槽左端的距離A為0?2 μ m，柵極與柵槽右端的距離r2為0?3 μ m，并且Γι彡r2 ;
[0019] 第七步，分別在源極上部、漏極上部、柵極上部、柵槽的其他區(qū)域上部以及勢壘層 的其他區(qū)域上部淀積鈍化層；
[0020] 第八步，在鈍化層上第五次制作掩膜，利用該掩膜在柵極與漏極之間的鈍化層內(nèi) 進行刻蝕，以制作深度s為0. 29?10. 1 μ m，寬度b為0. 66?8. 6 μ m的凹槽，凹槽底部與 勢壘層之間的距離d為0. 087?0. 99 μ m，該凹槽靠近柵極一側(cè)邊緣與柵極靠近漏極一側(cè)邊 緣之間的距離a為sX (d+sX ε ^ ε 2)°_5,其中s為凹槽深度，d為凹槽底部與勢壘層之間的 距離，S1為鈍化層的相對介電常數(shù)，8 2為高介電常數(shù)介質(zhì)的相對介電常數(shù)；
[0021] 第九步，在鈍化層上第六次制作掩膜，利用該掩膜在凹槽內(nèi)淀積高介電常數(shù)介質(zhì)， 且高介電常數(shù)介質(zhì)完全填充凹槽；
[0022] 第十步，在鈍化層上第七次制作掩膜，利用該掩膜在源極與漏極之間的鈍化層上 和高介電常數(shù)介質(zhì)上均淀積厚度為〇. 34?2. 6 μ m的金屬，所淀積的金屬靠近漏極一側(cè)邊 緣與凹槽靠近漏極一側(cè)邊緣之間的距離c為0. 84?10. 4 μ m，以形成源場板，再將源場板與 源極電氣連接，該源場板與高介電常數(shù)介質(zhì)形成復合源場板；
[0023] 第十一步，在源場板上部及鈍化層的其它區(qū)域上部淀積絕緣介質(zhì)材料，形成保護 層，完成整個器件的制作。
[0024] 本發(fā)明器件與采用傳統(tǒng)源場板的異質(zhì)結(jié)場效應晶體管比較具有以下優(yōu)點：
[0025] 1.進一步提高了擊穿電壓。
[0026] 本發(fā)明由于采用基于介質(zhì)調(diào)制的復合源場板結(jié)構(gòu)，使器件在處于工作狀態(tài)尤其是 處于關(guān)態(tài)的工作狀態(tài)時，勢壘層表面電勢從柵極到漏極逐漸升高，從而增加了勢壘層中耗 盡區(qū)，即高阻區(qū)，的面積，改善了耗盡區(qū)的分布，促使柵極與漏極之間勢壘層中的耗盡區(qū)承 擔更大的漏源電壓，從而大大提高了器件的擊穿電壓。
[0027] 2.進一步減小了柵極泄漏電流，提高了器件可靠性。
[0028] 本發(fā)明由于采用基于介質(zhì)調(diào)制的復合源場板結(jié)構(gòu)，使器件勢壘層耗盡區(qū)中電場 線的分布得到了更有效的調(diào)制，器件中柵極靠近漏極一側(cè)邊緣、源場板靠近漏極一側(cè)邊緣 以及凹槽靠近漏極一側(cè)邊緣都會產(chǎn)生一個電場峰值，而且通過調(diào)整源場板下方鈍化層的厚 度、凹槽深度與寬度、高介電常數(shù)介質(zhì)的類型、凹槽靠近柵極一側(cè)邊緣與柵極靠近漏極一側(cè) 邊緣之間的距離以及源場板靠近漏極一側(cè)邊緣與凹槽靠近漏極一側(cè)邊緣之間的距離，可以 使得上述各個電場峰值相等且小于GaN基寬禁帶半導體材料的擊穿電場，從而最大限度地 減少了柵極靠近漏極一側(cè)的邊緣所收集的電場線，有效地降低了該處的電場，大大減小了 柵極泄漏電流，使得器件的可靠性和擊穿特性均得到了顯著增強。
[0029] 3.工藝簡單，易于實現(xiàn)，提高了成品率。
[0030] 本發(fā)明器件結(jié)構(gòu)中源場板的制作只需一步工藝便可完成，避免了傳統(tǒng)的堆層場板 結(jié)構(gòu)所帶來的工藝復雜化問題，大大提高了器件的成品率。
[0031] 仿真結(jié)果表明，本發(fā)明器件的擊穿電壓遠遠大于采用傳統(tǒng)源場板的異質(zhì)結(jié)場效應 晶體管。
[0032] 以下結(jié)合附圖和實施例進一步說明本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容和效果。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0033] 圖1是采用傳統(tǒng)源場板的異質(zhì)結(jié)場效應晶體管的結(jié)構(gòu)圖；
[0034] 圖2是本發(fā)明基于介質(zhì)調(diào)制的復合源場板異質(zhì)結(jié)場效應晶體管的結(jié)構(gòu)圖；
[0035] 圖3是本發(fā)明基于介質(zhì)調(diào)制的復合源場板異質(zhì)結(jié)場效應晶體管的制作流程圖；
[0036] 圖4是對傳統(tǒng)器件及本發(fā)明器件仿真所得的勢壘層中電場曲線圖；
[0037] 圖5是對傳統(tǒng)器件及本發(fā)明器件仿真所得的擊穿曲線圖。
【具體實施方式】
[0038] 參照圖2,本發(fā)明是基于GaN基寬禁帶半導體異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)，其包括：襯底1、過渡層 2、勢壘層3、源極4、漏極5、臺面6、柵槽7、柵極8、鈍化層9、凹槽10、高介電常數(shù)介質(zhì)11、 源場板12與保護層13。襯底1、過渡層2與勢壘層3為自下而上分布，源極4和漏極5淀 積在勢壘層3上，臺面6制作在源極左側(cè)及漏極右側(cè)，該臺面深度大于勢壘層厚度，柵槽7 位于源極與漏極之間的勢壘層內(nèi)，其深度h小于勢壘層厚度，柵極8淀積在柵槽7內(nèi)，柵極 與柵槽左端之間的距離A為0?2 μ m，柵極與柵槽右端之間的距離r2為0?3 μ m，并且 A < r2 ;鈍化層9分別覆蓋在源極上部、漏極上部、柵極上部、柵槽7的其他區(qū)域上部以及 勢壘層的其他區(qū)域上部。凹槽10位于鈍化層9內(nèi)，該凹槽深度s為0. 29?10. 1 μ m，寬度 b為0· 66?8. 6 μ m，凹槽10底部與勢壘層之間的距離d為0· 087?0· 99 μ m，高介電常數(shù) 介質(zhì)11完全填充在凹槽10內(nèi)，凹槽10靠近柵極一側(cè)邊緣與柵極靠近漏極一側(cè)邊緣之間的 距離a、凹槽10深度s、凹槽10底部與勢壘層之間的距離d滿足關(guān)系a = sX (d+sX ε / ε2)°_5,其中S1為鈍化層的相對介電常數(shù)，ε2為高介電常數(shù)介質(zhì)的相對介電常數(shù)。源場板 12淀積在鈍化層9與保護層13之間，該源場板12與源極4電氣連接。源場板靠近漏極一 側(cè)邊緣與凹槽靠近漏極一側(cè)邊緣之間的距離c為0. 84?10. 4 μ m，該源場板12與高介電常 數(shù)介質(zhì)11構(gòu)成復合源場板結(jié)構(gòu)。保護層13位于源場板12上部以及鈍化層9的其它區(qū)域 上部。
[0039] 上述器件的襯底1采用藍寶石或碳化硅或硅材料；過渡層2由若干層相同或不同 的GaN基寬禁帶半導體材料組成，其厚度為1?5^;勢壘層3由若干層相同或不同的GaN 基寬禁帶半導體材料組成，其厚度為5?50nm ;鈍化層9與保護層13均可以采用Si02、SiN、 Al203、Hf02、La203、Ti0 2中的任意一種或其它絕緣介質(zhì)材料，鈍化層的厚度為凹槽10的深度 s和凹槽10底部與勢壘層3之間的距離d之和，即0. 377?11. 09^ ;保護層13的厚度為 0. 36?6. ;高介電常數(shù)介質(zhì)11可以采用A1203、Hf0 2、La203、Ti02、SrTiO3中的任意一種 或其它高介電常數(shù)絕緣介質(zhì)材料；鈍化層9的相對介電常數(shù)ε i和高介電常數(shù)介質(zhì)11的相 對介電常數(shù)ε2的取值范圍為1.5?2000,且ε 源場板12采用三層不同金屬的組合 構(gòu)成，其厚度為0.34?2.6 μ m。
[0040] 參照圖3,本發(fā)明制作基于介質(zhì)調(diào)制的復合源場板異質(zhì)結(jié)場效應晶體管的過程，給 出如下三種實施例：
[0041] 實施例一：制作襯底為藍寶石，鈍化層為Al2O3，保護層為SiO 2，高介電常數(shù)介質(zhì)11 為HfO2，源場板為Ti/Mo/Au金屬組合的基于介質(zhì)調(diào)制的復合源場板異質(zhì)結(jié)場效應晶體管。
[0042] 步驟1.在藍寶石襯底1上自下而上外延GaN材料制作過渡層2,如圖3a。
[0043] 使用金屬有機物化學氣相淀積技術(shù)在藍寶石襯底1上外延厚度為1 μ m的未摻雜 過渡層2,該過渡層自下而上由厚度分別為30nm和0. 97 μ m的GaN材料構(gòu)成。外延下層GaN 材料采用的工藝條件為：溫度為530°C，壓強為45T〇rr，氫氣流量為440〇SCCm，氨氣流量為 440〇 SCCm，鎵源流量為22 μ mol/min ;外延上層GaN材料采用的工藝條件為：溫度為960°C， 壓強為45Torr，氫氣流量為4400sccm，氨氣流量為4400sccm，鎵源流量為130ymol/min。
[0044] 步驟2.在GaN過渡層2上淀積未摻雜的Ala5Gaa5N制作勢壘層3,如圖3b。
[0045] 使用金屬有機物化學氣相淀積技術(shù)在GaN過渡層2上淀積厚度為5nm，且鋁組分為 〇. 5的未摻雜Ala5Gaa5N勢壘層3,其采用的工藝條件為：溫度為980°C，壓強為45T 〇rr，氫 氣流量為4400sccm，氨氣流量為4400sccm，鎵源流量為35 μ mol/min，鋁源流量為7 μ mol/ min〇
[0046] 步驟3.在勢魚層3的兩端淀積金屬Ti/Al/Ni/Au制作源極4與漏極5,如圖3c。
[0047] 在Ala5Gaa5N勢壘層3上第一次制作掩膜，使用電子束蒸發(fā)技術(shù)在其兩 端淀積金屬，再在N 2氣氛中進行快速熱退火，制作源極4和漏極5,其中所淀積 的金屬為Ti/Al/Ni/Au金屬組合，即自下而上分別為Ti、Al、Ni與Au,其厚度為 0. 018 μ m/0. 135 μ m/0. 046 μ m/0. 052 μ m。淀積金屬采用的工藝條件為：真空度小于 1.8父10，&，功率范圍為200?10001，蒸發(fā)速率小于3七8;快速熱退火采用的工藝條件為 ： 溫度為850°C，時間為35s。
[0048] 步驟4.在源極左邊與漏極右邊的勢壘層上進行刻蝕制作臺面6,如圖3d。
[0049] 在Ala5Gaa5N勢壘層3上第二次制作掩膜，使用反應離子刻蝕技術(shù)在源極左邊與 漏極右邊的勢壘層上進行刻蝕，形成臺面6,刻蝕深度為10nm。刻蝕采用的工藝條件為：Cl 2 流量為15sccm，壓強為IOmTorr,功率為100W。
[0050] 步驟5.在源極與漏極之間的勢壘層內(nèi)進行刻蝕制作柵槽7,如圖3e。
[0051] 在Ala5Gaa5N勢壘層3上第三次制作掩膜，使用反應離子刻蝕技術(shù)在源極與漏極 之間的勢壘層內(nèi)進行刻蝕，制作柵槽7,刻蝕深度h為2nm?？涛g采用的工藝條件為：Cl 2流 量為15sccm，壓強為IOmTorr,功率為100W。
[0052] 步驟6.在柵槽7內(nèi)淀積金屬Ni/Au制作柵極8,如圖3f。
[0053] 在Ala5Gaa5N勢壘層3上第四次制作掩膜，使用電子束蒸發(fā)技術(shù)在柵槽7內(nèi)淀積 金屬，制作柵極8,其中所淀積的金屬為Ni/Au金屬組合，即下層為Ni、上層為Au,其厚度為 0. 039 μ m/0. 24 μ m，柵極與柵槽左端之間的距離Γι為0 μ m，柵極與柵槽右端之間的距離r2 為Ομπι。淀積金屬采用的工藝條件為：真空度小于1.8X10_3Pa，功率范圍為200?1000W， 蒸發(fā)速率小于3A/S。
[0054] 步驟7.在源極上部、漏極上部、柵極上部、柵槽的其他區(qū)域上部以及勢壘層的其 他區(qū)域上部淀積Al 2O3鈍化層9,如圖3g。
[0055] 使用原子層淀積技術(shù)分別覆蓋源極上部、漏極上部、柵極上部、柵槽的其他區(qū)域上 部以及勢壘層的其他區(qū)域上部，完成淀積厚度為0. 377 μ m的Al2O3鈍化層9。淀積鈍化層 采用的工藝條件為：以TM和H2O為反應源，載氣為N 2，載氣流量為20〇SCCm，襯底溫度為 300°C，氣壓為 700Pa。
[0056] 步驟8.在柵極8與漏極5之間的鈍化層內(nèi)進行刻蝕制作凹槽10,如圖3h。
[0057] 在鈍化層9上第五次制作掩膜，使用反應離子刻蝕技術(shù)在柵極8與漏極5之間的 鈍化層內(nèi)進行刻蝕，以制作凹槽10,其中凹槽10深度s為0. 29 μ m，寬度b為0. 66 μ m，凹槽 10底部與勢壘層之間的距離d為0. 087 μ m，凹槽10靠近柵極一側(cè)邊緣與柵極靠近漏極一 側(cè)邊緣之間的距離a為0. 127 μ m?？涛g采用的工藝條件為：CF4流量為45SCCm，O2流量為 5sccm，壓強為 15mTorr，功率為 250W。
[0058] 步驟9.在凹槽10內(nèi)淀積HfO2高介電常數(shù)介質(zhì)11，并完全填充凹槽10,如圖3i。
[0059] 在鈍化層9上第六次制作掩膜，使用射頻磁控反應濺射技術(shù)在凹槽10內(nèi)淀積HfO2 高介電常數(shù)介質(zhì)11，所淀積HfO2高介電常數(shù)介質(zhì)11要完全填充凹槽10。淀積HfO2高介電 常數(shù)介質(zhì)11采用的工藝條件為：反應室濺射氣壓保持在〇. IPa左右，O2和Ar的流量分別 為Isccm和8sccm，基片溫度固定在200°C，Hf靶射頻功率為150W。
[0060] 步驟10.在源極與漏極之間的鈍化層上部和高介電常數(shù)介質(zhì)11上部淀積金屬Ti/ Mo/Au制作源場板12,如圖3j。
[0061] 在鈍化層9上第七次制作掩膜，使用電子束蒸發(fā)技術(shù)在源極與漏極之間的鈍化層 上部和高介電常數(shù)介質(zhì)11上部淀積金屬，該金屬靠近漏極一側(cè)邊緣與凹槽靠近漏極一側(cè) 邊緣之間的距離C為0. 84 μ m，所淀積的金屬為Ti/Mo/Au金屬組合，即下層為Ti、中層為 Mo、上層為Au,其厚度為0. 15 μ m/0. 12 μ m/0. 07 μ m，以形成源場板12,再將源場板與源極 電氣連接，該源場板12與高介電常數(shù)介質(zhì)11構(gòu)成復合源場板。淀積金屬采用的工藝條件 為 ：真空度小于1.8父10_午&，功率范圍為200?10001，蒸發(fā)速率小于3力8。
[0062] 步驟11.在源場板12上部以及鈍化層9的其它區(qū)域上部淀積SiO2制作保護層13， 如圖3k。
[0063] 使用等離子體增強化學氣相淀積技術(shù)在源場板12上部以及鈍化層9的其它區(qū)域 上部淀積SiO 2制作保護層13,其厚度為0. 36 μ m，從而完成整個器件的制作，淀積保護層采 用的工藝條件為=N2O流量為850sccm，5丨!1 4流量為200sccm，溫度為250°C，RF功率為25W， 壓強為 IlOOmTorr。
[0064] 實施例二：制作襯底為碳化硅，鈍化層為SiO2，保護層為SiN，高介電常數(shù)介質(zhì)11 為Al 2O3，源場板為Ti/Ni/Au金屬組合的基于介質(zhì)調(diào)制的復合源場板異質(zhì)結(jié)場效應晶體管。
[0065] 步驟一.在碳化硅襯底1上自下而上外延AlN與GaN材料制作過渡層2,如圖3a。
[0066] I. 1)使用金屬有機物化學氣相淀積技術(shù)在碳化娃襯底1上外延厚度為50nm的 未摻雜的AlN材料；其外延的工藝條件為：溫度為1000°C，壓強為45T 〇rr，氫氣流量為 4600sccm，氨氣流量為4600sccm，錯源流量為5ymol/min ;
[0067] 1. 2)使用金屬有機物化學氣相淀積技術(shù)在AlN材料上外延厚度為2. 45 μ m的GaN 材料，完成過渡層2的制作；其外延的工藝條件為：溫度為1000°C，壓強為45T〇rr，氫氣流 量為4600sccm，氨氣流量為4600sccm，鎵源流量為130ymol/min。
[0068] 本步驟的外延不局限于金屬有機物化學氣相淀積技術(shù)，也可以采用分子束外延技 術(shù)或氫化物氣相外延技術(shù)。
[0069] 步驟二·在過渡層2上自下而上外延Ala3Gaa7N和GaN材料制作勢壘層3,如圖 3b 〇
[0070] 2. 1)使用金屬有機物化學氣相淀積技術(shù)在過渡層2上淀積厚度為27nm、鋁組分為 0. 3的Ala3Gaa7N材料；其外延的工藝條件為：溫度為1300°C，壓強為45T〇rr，氫氣流量為 4600sccm，氨氣流量為4600sccm，鎵源流量為16 μ mol/min，錯源流量為8 μ mol/min ;
[0071] 2. 2)使用金屬有機物化學氣相淀積技術(shù)在Ala3Gaa7N材料上外延厚度為3nm的 GaN材料，完成勢壘層3的制作；其外延的工藝條件為：溫度為1200°C，壓強為46T〇rr，氫氣 流量為4650sccm，氨氣流量為4650sccm，鎵源流量為18ymol/min。
[0072] 本步驟的外延不局限于金屬有機物化學氣相淀積技術(shù)，也可以采用分子束外延技 術(shù)或氫化物氣相外延技術(shù)。
[0073] 步驟三.在勢壘層3的兩端淀積金屬Ti/Al/Ni/Au制作源極4與漏極5,如圖3c。
[0074] 3. 1)在勢壘層3上第一次制作掩膜，使用電子束蒸發(fā)技術(shù)在其兩端淀積金 屬，淀積的金屬為Ti/Al/Ni/Au金屬組合，SP自下而上分別為Ti、Al、Ni與Au,其厚 度為0. 018 μ m/0. 135 μ m/0. 046 μ m/0. 052 μ m，其淀積金屬工藝條件為：真空度小于 1.8父101^，功率范圍為200?10001，蒸發(fā)速率小于3力8;
[0075] 3.2)在N2氣氛中進行快速熱退火，完成源極4和漏極5的制作，其快速熱退火的 工藝條件為：溫度為850°C，時間為35s。
[0076] 本步驟的金屬淀積不局限于電子束蒸發(fā)技術(shù)，也可以采用濺射技術(shù)。
[0077] 步驟四.在源極的左邊與漏極的右邊的勢壘層3上進行刻蝕制作臺面6,如圖3d。
[0078] 在勢壘層3上第二次制作掩膜，使用反應離子刻蝕技術(shù)在源極左邊與漏極右邊的 勢壘層3上進行刻蝕，形成臺面6,其中刻蝕深度為IOOnm ;反應離子刻蝕技術(shù)刻蝕臺面6采 用的工藝條件為：Cl2流量為15SCCm，壓強為IOmTorr,功率為100W。
[0079] 本步驟的刻蝕不局限于反應離子刻蝕技術(shù)，也可以采用濺射技術(shù)或等離子體刻蝕 技術(shù)。
[0080] 步驟五.在源極與漏極之間的勢壘層內(nèi)進行刻蝕制作柵槽7,如圖3e。
[0081] 在勢壘層3上第三次制作掩膜，使用反應離子刻蝕技術(shù)在源極與漏極之間的勢壘 層內(nèi)進行刻蝕，制作柵槽7,刻蝕深度h為20nm?？涛g采用的工藝條件為：Cl 2流量為15SCCm， 壓強為lOmTorr，功率為100W。
[0082] 本步驟的刻蝕不局限于反應離子刻蝕技術(shù)，也可以采用濺射技術(shù)或等離子體刻蝕 技術(shù)。
[0083] 步驟六.在柵槽7內(nèi)淀積金屬Ni/Au制作柵極8,如圖3f。
[0084] 在勢壘層3上第四次制作掩膜，使用電子束蒸發(fā)技術(shù)在柵槽7內(nèi)淀積金屬，制作柵 極8,其中所淀積的金屬為Ni/Au金屬組合，其厚度為0. 039 μ m/0. 24 μ m，柵極與柵槽左端 之間的距離A為1 μ m，柵極與柵槽右端之間的距離r2為2 μ m。電子束蒸發(fā)技術(shù)淀積Ni/Au 采用的工藝條件為：真空度小于I. 8 X 10_3Pa，功率范圍為200?1000W，蒸發(fā)速率小于3A/s。
[0085] 本步驟的金屬淀積不局限于電子束蒸發(fā)技術(shù)，也可以采用濺射技術(shù)。
[0086] 步驟七.在源極上部、漏極上部、柵極上部、柵槽7的其他區(qū)域上部以及勢壘層的 其他區(qū)域上部淀積SiO 2制作鈍化層9,如圖3g。
[0087] 使用等離子體增強化學氣相淀積技術(shù)分別覆蓋源極上部、漏極上部、柵極上部、柵 槽7的其他區(qū)域上部以及勢壘層的其他區(qū)域上部，完成淀積厚度為6. 3 μ m的SiO2鈍化層 9 ;其采用的工藝條件為=N2O流量為850sccm，5丨!14流量為200sccm，溫度為250°C，RF功率 為 25W，壓強為 IlOOmTorr。
[0088] 本步驟的鈍化層的淀積不局限于等離子體增強化學氣相淀積技術(shù)，也可以采用蒸 發(fā)技術(shù)或原子層淀積技術(shù)或溉射技術(shù)或分子束外延技術(shù)。
[0089] 步驟八.在柵極8和漏極5之間的鈍化層9內(nèi)進行刻蝕制作凹槽10,如圖3h。
[0090] 在鈍化層9上第五次制作掩膜，使用反應離子刻蝕技術(shù)在柵極8與漏極5之間的 鈍化層內(nèi)進行刻蝕，以制作凹槽10,其中凹槽10深度S為5. 8 μ m，寬度b為4. 5 μ m，凹槽 10底部與勢壘層之間的距離d為0. 5 μ m，凹槽10靠近柵極一側(cè)邊緣與柵極靠近漏極一側(cè) 邊緣之間的距離a為10. 068 μ m ;反應離子刻蝕技術(shù)刻蝕凹槽10采用的工藝條件為：CF4流 量為45sccm，O2流量為5sccm，壓強為IOmTorr,功率為100W。
[0091] 本步驟的刻蝕不局限于反應離子刻蝕技術(shù)，也可以采用濺射技術(shù)或等離子體刻蝕 技術(shù)。
[0092] 步驟九.在凹槽10內(nèi)淀積Al2O3高介電常數(shù)介質(zhì)11，并完全填充凹槽10,如圖3i。
[0093] 在鈍化層9上第六次制作掩膜，使用原子層淀積技術(shù)在凹槽10內(nèi)淀積Al2O 3高介 電常數(shù)介質(zhì)11，所淀積Al2O3高介電常數(shù)介質(zhì)11要完全填充凹槽10。淀積Al 2O3高介電常 數(shù)介質(zhì)11采用的工藝條件為：以TM和H2O為反應源，載氣為N 2，載氣流量為20〇SCCm，襯底 溫度為300°C，氣壓為700Pa。
[0094] 本步驟的高介電常數(shù)介質(zhì)的淀積不局限于原子層淀積技術(shù)，也可以采用蒸發(fā)技術(shù) 或等離子體增強化學氣相淀積技術(shù)或濺射技術(shù)或分子束外延技術(shù)。
[0095] 步驟十.在源極與漏極之間的鈍化層上部和高介電常數(shù)介質(zhì)11上部淀積金屬Ti/ Ni/Au制作源場板12,如圖3j。
[0096] 在鈍化層9上第七次制作掩膜，使用電子束蒸發(fā)技術(shù)在源極與漏極之間的鈍化層 上部和高介電常數(shù)介質(zhì)11上部淀積金屬，該金屬靠近漏極一側(cè)邊緣與凹槽靠近漏極一側(cè) 邊緣之間的距離C為7. 1 μ m，所淀積的金屬為Ti/Ni/Au金屬組合，即下層為Ti、中層為Ni、 上層為Au,其厚度為0. 8 μ m/0. 6 μ m/0. 4 μ m，以形成源場板12,再將源場板與源極電氣連 接，該源場板12與高介電常數(shù)介質(zhì)11構(gòu)成復合源場板。電子束蒸發(fā)技術(shù)淀積Ti/Ni/Au采 用的工藝條件為 ：真空度小于1.8父10_午&，功率范圍為200?10001，蒸發(fā)速率小于31/8。
[0097] 本步驟的金屬淀積不局限于電子束蒸發(fā)技術(shù)，也可以采用濺射技術(shù)。
[0098] 步驟十一.在源場板12上部以及鈍化層9的其它區(qū)域上部淀積SiN制作保護層 13,如圖3k。
[0099] 使用等離子體增強化學氣相淀積技術(shù)在源場板12上部以及鈍化層9的其它區(qū)域 上部淀積SiN制作保護層13,其厚度為3. 8 μ m，從而完成整個器件的制作；其采用的工藝條 件為：氣體為NH3、N2及SiH 4，氣體流量分別為2. 5sccm、950sccm和250sccm，溫度、RF功率 和壓強分別為300°C、25W和950mTorr。
[0100] 本步驟的保護層的淀積不局限于等離子體增強化學氣相淀積技術(shù)，也可以采用蒸 發(fā)技術(shù)或原子層淀積技術(shù)或溉射技術(shù)或分子束外延技術(shù)。
[0101] 實施例三：制作襯底為硅，鈍化層為SiN，保護層為SiO2，高介電常數(shù)介質(zhì)11為 HfO2，源場板為Ti/Pt/Au金屬組合的基于介質(zhì)調(diào)制的復合源場板異質(zhì)結(jié)場效應晶體管。
[0102] 步驟A.在硅襯底1上自下而上外延AlN與GaN材料制作過渡層2,如圖3a。
[0103] Al)使用金屬有機物化學氣相淀積技術(shù)在溫度為800°C，壓強為40Torr，氫氣流量 為4000sccm，氨氣流量為4000sccm，鋁源流量為25 μ mol/min的工藝條件下，在硅襯底1上 外延厚度為200nm的AlN材料；
[0104] A2)使用金屬有機物化學氣相淀積技術(shù)在溫度為980°C，壓強為45T〇rr，氫氣流量 為4000sccm，氨氣流量為4000sccm，鎵源流量為130 μ mol/min的工藝條件下，在AlN材料 上外延厚度為4. 8 μ m的GaN材料，完成過渡層2的制作。
[0105] 步驟B.在過渡層上自下而上淀積八1(|.16&(|. !^與GaN材料制作勢壘層3,如圖3b。
[0106] BI)使用金屬有機物化學氣相淀積技術(shù)在溫度為1000°C，壓強為40Torr，氫氣流 量為 4000sccm，氨氣流量為 4000sccm，鎵源流量為13μmol/min，錯源流量為13μmol/min 的工藝條件下，在過渡層2上外延厚度為46nm、鋁組分為0. 1的Ala Aaa9N材料；
[0107] B2)使用金屬有機物化學氣相淀積技術(shù)在溫度為KKKTC，壓強為40Torr，氫氣流 量為4000sccm，氨氣流量為4000sccm，鎵源流量為3 μ mol/min的工藝條件下，在Ala Paa9N 材料上外延厚度為4nm的GaN材料，完成勢壘層3的制作。
[0108] 步驟C.在勢壘層3兩端淀積金屬Ti/Al/Ni/Au制作源極4與漏極5,如圖3c。
[0109] Cl)在勢魚層3上第一次制作掩膜，使用電子束蒸發(fā)技術(shù)在真空度小于 1.8父10_午&，功率范圍為200?10001，蒸發(fā)速率小于3心8的工藝條件下，在其兩端淀積金 屬，其中所淀積的金屬為Ti/Al/Ni/Au金屬組合，即自下而上分別為Ti、Al、Ni與Au,其厚 度為 0· 018 μ m/0. 135 μ m/0. 046 μ m/0. 052 μ m ;
[0110] C2)在N2氣氛，溫度為850°C，時間為35s的工藝條件下進行快速熱退火，完成源 極4和漏極5的制作。
[0111] 步驟D.在源極左邊與漏極右邊的勢壘層3上進行刻蝕制作臺面6,如圖3d。
[0112] 在勢壘層3上第二次制作掩膜，使用反應離子刻蝕技術(shù)在Cl2流量為15Sccm，壓強 為IOmTorr,功率為100W的工藝條件下，在源極左邊與漏極右邊的勢壘層3上進行刻蝕，形 成臺面6,其中刻蝕深度為200nm。
[0113] 步驟E.在源極與漏極之間的勢壘層內(nèi)進行刻蝕制作柵槽7,如圖3e。
[0114] 在勢壘層3上第三次制作掩膜，使用反應離子刻蝕技術(shù)在Cl2流量為15s CCm，壓強 為IOmTorr,功率為100W的工藝條件下，在源極與漏極之間的勢壘層內(nèi)進行刻蝕，制作柵槽 7, 其深度h為30nm。
[0115] 步驟F.在柵槽7內(nèi)淀積金屬Ni/Au制作柵極8,如圖3f。
[0116] 在勢壘層3上第四次制作掩膜，使用電子束蒸發(fā)技術(shù)在真空度小于I. SXKT3Pa, 功率范圍為200?1000W，蒸發(fā)速率小于3A/s的工藝條件下，在柵槽7內(nèi)淀積金屬，制作柵極 8, 所淀積的金屬為Ni/Au金屬組合，即下層為Ni、上層為Au,其厚度為0. 039 μ m/0. 24 μ m， 柵極與柵槽左端之間的距離A為2 μ m，柵極與柵槽右端之間的距離r2為3 μ m。
[0117] 步驟G.在源極上部、漏極上部、柵極上部、柵槽的其它區(qū)域上部以及勢壘層的其 他區(qū)域上部淀積SiN材料制作鈍化層9,如圖3g。
[0118] 使用等離子體增強化學氣相淀積技術(shù)在氣體為NH3、N2及SiH 4，氣體流量分別為 2. 5sccm、950sccm和250sccm，溫度、RF功率和壓強分別為300°C、25W和950mTorr的工藝 條件下，在源極上部、漏極上部、柵極上部、柵槽的其他區(qū)域上部以及勢壘層的其他區(qū)域上 部淀積厚度為11. 09 μ m的SiN制作鈍化層9。
[0119] 步驟H.在柵極8與漏極5之間的鈍化層9內(nèi)進行刻蝕制作凹槽10,如圖3h。
[0120] 在鈍化層9上第五次制作掩膜，使用反應離子刻蝕技術(shù)在CF4流量為45SCCm，O 2流 量為5sCCm，壓強為lOmTorr，功率為IOOW的工藝條件下，在柵極8與漏極5之間的鈍化層 內(nèi)進行刻蝕，以制作凹槽10,其中凹槽10深度s為10. 1 μ m，寬度b為8. 6 μ m，凹槽10底部 與勢壘層之間的距離d為0. 99 μ m，凹槽10靠近柵極一側(cè)邊緣與柵極靠近漏極一側(cè)邊緣之 間的距離a為19. 735 μ m。
[0121] 步驟I.在凹槽10內(nèi)淀積HfO2高介電常數(shù)介質(zhì)11，并完全填充凹槽，如圖3i。
[0122] 在鈍化層9上第六次制作掩膜，使用射頻磁控反應濺射技術(shù)在反應室濺射氣壓保 持在0. IPa左右，O2和Ar的流量分別為Isccm和8sccm，基片溫度固定在200°C，Hf靶射頻 功率為150W的工藝條件下，在凹槽10內(nèi)淀積HfO 2高介電常數(shù)介質(zhì)11，所淀積HfO2高介電 常數(shù)介質(zhì)11要完全填充凹槽10。
[0123] 步驟J.在源極和漏極之間的鈍化層上部與高介電常數(shù)介質(zhì)11上部淀積金屬Ti/ Pt/Au，制作源場板12,如圖3j。
[0124] 在鈍化層9上第七次制作掩膜，使用電子束蒸發(fā)技術(shù)在真空度小于I. SXKT3Pa, 功率范圍為200?1000W，蒸發(fā)速率小于3A/s的工藝條件下，在源極和漏極之間的鈍化層 上部與高介電常數(shù)介質(zhì)11上部淀積金屬，該金屬靠近漏極一側(cè)邊緣與凹槽靠近漏極一側(cè) 邊緣之間的距離c為10. 4 μ m，所淀積的金屬為Ti/Pt/Au的金屬組合，即下層為Ti、中層為 Pt、上層為Au,其厚度為I. 1 μ m/0. 9 μ m/0. 6 μ m，以形成源場板12,再將源場板與源極電氣 連接，源場板與高介電常數(shù)介質(zhì)11構(gòu)成復合源場板。
[0125] 步驟K.在源場板12上部以及鈍化層9的其它區(qū)域上部淀積SiO2，制作保護層13， 如圖3k。
[0126] 使用等離子體增強化學氣相淀積技術(shù)在氣體為N2O及SiH4，氣體流量分別為 850sccm和200sccm，溫度為250°C，RF功率為25W，壓強為1300mTorr的工藝條件下，在源 場板12上部以及鈍化層9的其它區(qū)域上部淀積SiO 2制作保護層13,其厚度為6. 4 μ m，從 而完成整個器件的制作。
[0127] 本發(fā)明的效果可通過以下仿真進一步說明。
[0128] 仿真1 :對采用傳統(tǒng)源場板的異質(zhì)結(jié)場效應晶體管的勢壘層與本發(fā)明器件的勢壘 層中的電場進行仿真，結(jié)果如圖4,其中傳統(tǒng)源場板有效長度L與本發(fā)明源場板有效總長度 相等。
[0129] 由圖4可以看出：采用傳統(tǒng)源場板的異質(zhì)結(jié)場效應晶體管在勢壘層中的電場曲線 只形成了 2個近似相等的電場峰值，其在勢壘層中的電場曲線所覆蓋的面積很小，而本發(fā) 明器件在勢壘層中的電場曲線形成了 3個近似相等的電場峰值，使得本發(fā)明器件在勢壘層 中的電場曲線所覆蓋的面積大大增加，由于在勢壘層中的電場曲線所覆蓋的面積近似等于 器件的擊穿電壓，說明本發(fā)明器件的擊穿電壓遠遠大于采用傳統(tǒng)源場板的異質(zhì)結(jié)場效應晶 體管的擊穿電壓。
[0130] 仿真2 :對采用傳統(tǒng)源場板的異質(zhì)結(jié)場效應晶體管與本發(fā)明器件的擊穿特性進行 仿真，結(jié)果如圖5。
[0131] 由圖5可以看出，采用傳統(tǒng)源場板的異質(zhì)結(jié)場效應晶體管發(fā)生擊穿，即漏極電流 迅速增加，時的漏源電壓大約在620V，而本發(fā)明器件發(fā)生擊穿時的漏源電壓大約在1710V， 證明本發(fā)明器件的擊穿電壓遠遠大于采用傳統(tǒng)源場板的異質(zhì)結(jié)場效應晶體管的擊穿電壓， 該結(jié)論與附圖4的結(jié)論相一致。
[0132] 對于本領(lǐng)域的專業(yè)人員來說，在了解了本
【發(fā)明內(nèi)容】
和原理后，能夠在不背離本發(fā) 明的原理和范圍的情況下，根據(jù)本發(fā)明的方法進行形式和細節(jié)上的各種修正和改變，但是 這些基于本發(fā)明的修正和改變?nèi)栽诒景l(fā)明的權(quán)利要求保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種基于介質(zhì)調(diào)制的復合源場板異質(zhì)結(jié)場效應晶體管，自下而上包括：襯底（1)、過 渡層（2)、勢壘層（3)、鈍化層（9)和保護層（13)，勢壘層（3)的上面淀積有源極（4)與漏極 (5)，勢壘層（3)的側(cè)面刻有臺面￠)，且臺面深度大于勢壘層的厚度，在源極與漏極之間的 勢壘層內(nèi)刻有柵槽（7)，在柵槽（7)內(nèi)淀積有柵極（8)，其特征在于： 鈍化層（9)內(nèi)刻有凹槽（10)，凹槽（10)內(nèi)完全填充有高介電常數(shù)介質(zhì)（11); 鈍化層（9)與保護層（13)之間淀積有源場板（12)，該源場板（12)與源極（4)電氣連 接，且源場板（12)與高介電常數(shù)介質(zhì)（11)構(gòu)成復合源場板結(jié)構(gòu)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于介質(zhì)調(diào)制的復合源場板異質(zhì)結(jié)場效應晶體管，其特征在 于柵槽（7)的深度h小于勢壘層的厚度，柵極與柵槽左端之間的距離ri為0?2 y m，柵極 與柵槽右端之間的距離r2為0?3 y m，并且ri彡r2。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于介質(zhì)調(diào)制的復合源場板異質(zhì)結(jié)場效應晶體管，其特征在 于凹槽（10)的深度s為0. 29?10. 1 ii m，寬度b為0. 66?8. 6 ii m ;凹槽（10)底部與勢壘 層（3)之間的距離d為0.087?0.99pm，源場板（12)靠近漏極一側(cè)邊緣與凹槽（10)靠近 漏極一側(cè)邊緣之間的距離c為0. 84?10. 4 ii m。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于介質(zhì)調(diào)制的復合源場板異質(zhì)結(jié)場效應晶體管，其特征鈍 化層的相對介電常數(shù)h和高介電常數(shù)介質(zhì)的相對介電常數(shù)e2的取值范圍為1.5?2000， 且 e ^ e 2。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于介質(zhì)調(diào)制的復合源場板異質(zhì)結(jié)場效應晶體管，其 特征在于凹槽（10)靠近柵極一側(cè)邊緣與柵極（8)靠近漏極一側(cè)邊緣之間的距離a為 sX (d+sX e / e 2)°_5，其中s為凹槽深度，d為凹槽底部與勢壘層之間的距離，e i為鈍化層 的相對介電常數(shù)，e 2為高介電常數(shù)介質(zhì)的相對介電常數(shù)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于介質(zhì)調(diào)制的復合源場板異質(zhì)結(jié)場效應晶體管，其特征在 于襯底（1)采用藍寶石或碳化硅或硅材料。
7. -種制作基于介質(zhì)調(diào)制的復合源場板異質(zhì)結(jié)場效應晶體管的方法，包括如下步驟： 第一步，在襯底（1)上外延GaN基寬禁帶半導體材料，形成過渡層（2); 第二步，在過渡層（2)上外延GaN基寬禁帶半導體材料，形成勢壘層（3); 第三步，在勢壘層（3)上第一次制作掩膜，利用該掩膜在勢壘層（3)的兩端淀積金屬， 再在隊氣氛中進行快速熱退火，分別制作源極（4)和漏極（5); 第四步，在勢壘層（3)上第二次制作掩膜，利用該掩膜在源極左側(cè)、漏極右側(cè)的勢壘層 上進行刻蝕，且刻蝕區(qū)深度大于勢壘層厚度，形成臺面（6); 第五步，在勢壘層（3)上第三次制作掩膜，利用該掩膜在源極（4)與漏極（5)之間的勢 壘層⑶內(nèi)進行刻蝕，制作柵槽（7)，柵槽（7)的深度h小于勢壘層的厚度； 第六步，在勢壘層（3)上第四次制作掩膜，利用該掩膜在柵槽（7)內(nèi)淀積金屬，制作柵 極（8)，柵極與柵槽左端的距離ri為0?2 y m，柵極與柵槽右端的距離r2為0?3 y m，并 且A彡r2 ; 第七步，分別在源極上部、漏極上部、柵極上部、柵槽的其他區(qū)域上部以及勢壘層的其 他區(qū)域上部淀積鈍化層（9); 第八步，在鈍化層（9)上第五次制作掩膜，利用該掩膜在柵極與漏極之間的鈍化層（9) 內(nèi)進行刻蝕，以制作深度s為0. 29?10. 1 ii m，寬度b為0. 66?8. 6 ii m的凹槽（10)，凹槽 (10)底部與勢壘層（3)之間的距離d為0.087?0.99 ym，該凹槽靠近柵極一側(cè)邊緣與柵 極靠近漏極一側(cè)邊緣之間的距離a為sX (d+sX e夕e 2)°_5，其中s為凹槽深度，d為凹槽底 部與勢壘層之間的距離，^為鈍化層的相對介電常數(shù)，￡2為高介電常數(shù)介質(zhì)的相對介電 常數(shù)； 第九步，在鈍化層（9)上第六次制作掩膜，利用該掩膜在凹槽（10)內(nèi)淀積高介電常數(shù) 介質(zhì)（11)，且高介電常數(shù)介質(zhì)（11)完全填充凹槽（10); 第十步，在鈍化層（9)上第七次制作掩膜，利用該掩膜在源極與漏極之間的鈍化層（9) 上和高介電常數(shù)介質(zhì)（11)上均淀積厚度為〇. 34?2. 6 y m的金屬，所淀積的金屬靠近漏極 一側(cè)邊緣與凹槽（10)靠近漏極一側(cè)邊緣之間的距離c為0.84?10.4pm，以形成源場板 (12)，再將源場板（12)與源極（4)電氣連接，該源場板（12)與高介電常數(shù)介質(zhì)（11)形成 復合源場板； 第十一步，在源場板（12)上部及鈍化層（9)的其它區(qū)域上部淀積絕緣介質(zhì)材料，形成 保護層（13)，完成整個器件的制作。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于所述第十步中在源極與漏極之間的鈍化層 上部和高介電常數(shù)介質(zhì)上部淀積的金屬采用三層金屬組合Ti/Mo/Au，即下層為Ti、中層為 Mo、上層為 Au，其厚度為 0? 15 ?1. liim/0. 12 ?0.9iim/0.07 ?0.6iim。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于所述第十步中在源極與漏極之間的鈍化層 上部和高介電常數(shù)介質(zhì)上部所淀積的金屬，采用三層金屬組合Ti/Ni/Au，即下層為Ti、中 層為 Ni、上層為 Au，其厚度為 0? 15 ?1. liim/0. 12 ?0.9iim/0.07 ?0.6iim。
10. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于所述第十步中在源極與漏極之間的鈍化 層上部和高介電常數(shù)介質(zhì)上部淀積的金屬，進一步采用三層金屬組合Ti/Pt/Au，即下層為 Ti、中層為 Pt、上層為 Au，其厚度為 0? 15 ?1. 1 iim/0. 12 ?0? 9iim/0. 07 ?0? 6iim。
【文檔編號】H01L29/772GK104393035SQ201410658333
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年11月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月18日
【發(fā)明者】毛維, 佘偉波, 李洋洋, 楊翠, 杜鳴, 郝躍 申請人:西安電子科技大學