CN104637991A - 一种改进的场板结构氮化镓高电子迁移率晶体管 - Google Patents

Abstract

本发明是一种铝镓氮化合物/氮化镓高电子迁移率晶体管，其结构包括：包括半导体有源层、与半导体有源层形成欧姆接触的源电极、与半导体有源层形成欧姆接触的漏电极以及覆盖半导体有源层、源电极、漏电极的第一介质层。优点,当源场板与源电极处于同一电位上，而一旦栅电极与源场板之间的介质发生击穿或者由于外界机械力导致介质层断裂引起栅电极与源场板之间发生短路时，栅电极及源场板将与源电极将处于不同电位上，使栅电极依然能够起到对沟道电流的控制作用，不至引起器件的烧毁。通过源场板与源电极之间串联的电容,当器件工作在微波状态下时，源场板与源电极通过电容上的位移电流作用实现微波状态下的电连接，保证了器件工作时的微波稳定性。

Description

一种改进的场板结构氮化镓高电子迁移率晶体管

技术领域

本发明涉及的是一种改进的场板结构氮化镓高电子迁移率晶体管，属于半导体技术领域。

背景技术

铝镓氮化合物/氮化镓高电子迁移率晶体管(后续为简化起见称之为氮化镓（GaN）高电子迁移率晶体管（HEMT）)作为第三代宽禁带化合物半导体器件具有输出功率大、工作频率高、耐高温等特点，适合毫米波及以下各个频段的大功率应用,这使得其成为近年来半导体微波功率器件研究的热点。输出功率方面，目前公开的小尺寸GaN HEMT微波功率器件的输出功率密度可达40W/mm以上（WU et al. 40-W/mm double field plated GaN HEMTs. IEEE Proceeding of Device Research Conference, 2006：151-152），大尺寸器件单芯片连续波输出功率也已达到了100W以上（Nagy et al. IEEE MTT-S International Microwave Symposium Digest，pp.483-486,2005.），脉冲功率输出甚至达到了368W（Therrien et al. IEEE IEDM Tech. Digest，pp.568- 571,2005.）。另外作为雷达和无线通信应用的GaN HEMT微波功率器件可通过多个芯片合成来进一步获得功率的提升，现阶段获得的GaN HEMT微波功率器件在L、S波段的输出功率在1000W左右（Walker et al. 1kW GaN S Band Radar Transistor. IEEE International Conference on Microwaves, Communications, Antennas and Electronic Systems, 2013），C、X波段GaN HEMT微波功率器件的输出功率也达到300W（Kikuchi et al. An 8.5-10.0 GHz 310 W GaN HEMT for Radar Applications. IEEE MTT-s digest，2014），甚至Ku波段下实现了超过80W的输出功率（Shohei Imai et al. An 80-W Packaged GaN High Power Amplifier for CW Operation in the 13.75-14.5 GHz band, IEEE MTT-S International Microwave Symposium Digest，,2014.），输出功率远高于现阶段基于Si和GaAs半导体材料的固态微波功率器件。

GaN HEMT微波功率器件优良的性能，主要得益于III族氮化物的宽带隙特点，GaN HEMT具有较GaAs场效应晶体管（FET）更高的击穿场强，器件栅漏击穿电压可达到约100V/μm；另外III族氮化物强的压电极化和自极化效应导致GaN HEMT沟道中二维电子气面密度高达1×10¹³cm^-2，器件最大饱和电流可超过1A/mm。高击穿电压结合大的饱和电流使GaN HEMT输出功率密度可以几倍甚至十几倍于GaAs微波功率FET。虽然得益于半导体材料自身的特点，GaN HEMT微波功率器件的输出功率等性能指标在较长的一段时间内表现并不如人意，其主要原因在于自身的电流崩塌效应，对于电流崩塌效应的研究可参见Vetury等人（R.Vetury et al. The impact of surface states on the DC and RF characteristics of AlGaN/GaN HFET，IEEE.Trans Electron Devices，Vol.48，No.3，pp.560-566，2001.）或者其他人的著述，对于GaN HEMT电流崩塌效应的研究促成了SiN钝化技术和场板结构的引入。

对GaN HEMT器件表面采用SiN介质膜进行钝化抑制电流崩塌效应首先是由Green等人(B.M. Green et al. The effect of surface passivation on the microwave characteristics of undoped AlGaN/GaN HEMTs, IEEE Electron Device Lett., Vol. 21 no. 6, pp.268-270, 2000.)报道的，SiN钝化抑制器件电流崩塌效应这一现象是无意中发现也是必然会被发现的，因为SiN钝化技术在GaN HEMT出现以前的GaAs器件制造工艺得到广泛应用（主要用来防止水汽等沾污），而GaN HEMT器件制造方面很大部分就借鉴了GaAs器件工艺。但场板技术显然是人为引入的一项技术，因为在此之前的GaAs器件设计中很少讨论场板这一设计问题，场板是由Ando等人 (Y. Ando, et al. 10W/mm AlGaN/GaN HFET with a field modulating plate，IEEE Electron Device Lett.， Vol.24，No. 5，pp. 289–291，2003.) 参照Si LDMOS器件设计而引入到GaN HEMT器件中的，主要用量降低器件栅脚附近的峰值电场强度，从而有助于提高器件击穿电压，满足器件实现更高工作电压的需求。降低峰值电场的另一个好处是降低了沟道中电子受激发进入器件表面态的几率，而沟道中电子受激发进入器件表面态被证明是引起器件电流崩塌的主要原因，因此场板的作用不仅仅是提升器件击穿电压，而且可以有效抑制器件的电流崩塌，因此不仅GaN HEMT器件的击穿电压，同时器件的性能都获得了大幅度的提升。另外峰值电场强度的降低可缓解由电应力引起的器件退化，这对于提升器件可靠性也一样起到积极的作用。

最初Ando等人在GaN HEMT中只是引入了单场板，即一个与栅相连用来降低器件峰值电场强度的结构,图1A和图5所示分别为典型的单场板GaN HEMT的俯视示意图和对应的剖面示意图，图1B则为图1A中器件的电原理图，图1B中T₁代表单场板的GaN HEMT。从图5中单场板GaN HEMT的剖面示意图中可以看出，该器件具有“T”型结构的栅电极，该电极骑在介质层上向漏电极端延伸的部分就是栅场板。栅场板对峰值电场强度的降低作用与栅场板的长度L_GFP1有关，L_GFP1越大对峰值电场强度的降低越显著，但是不利的一面是将增大栅电极与漏电极之间的反馈电容，导致器件增益的下降。为克服栅场板的这一缺点，后来Wu等人进行了改进设计，在栅场板的基础上进一步引入了一个称之为源场板的结构，该结构与器件的源电极相连，即保持与源电极在同一电位下，在栅场板基础上引入源场板后的GaN HEMT具备了双场板结构。图2A和图6所示分别为传统的双场板结构GaN HEMT的俯视示意图和对应的剖面示意图，图6的剖面示意图中“T”型栅向漏电极端延伸的部分即为栅场板，而骑在“T”型栅上的金属电极即为源场板，源场板与“T”型栅之间为具有绝缘性的材料，以防止两者之间的短路，一般绝缘性材料采用SiN、SiO₂等介质材料或者是它们的组合，图2A的俯视示意图中可以看出双场板GaN HEMT的源场板51通过带状金属条58和59与源电极21相连接。由于源场板与源电极相连，这就在栅源之间引入了额外的一个寄生电容，图2B所示为简化的双场板结构GaN HEMT的电原理图，图中晶体管T₁代表单场板GaN HEMT，C_gs1代表源场板与栅电极之间的寄生电容，实际上源场板的引入同时还会导致栅电极与漏电极、源电极与漏电极之间寄生电容值的变化，为了简单起见，图2B中对这些变化作了简化处理。源场板对峰值电场强度的降低作用同样与源场板的长度L_SFP1有关，L_SFP1越大对峰值电场强度的降低越显著，增大源场板不会引起GaN HEMT栅电极与漏电极之间的反馈电容或者是栅电极与源电极之间寄生电容的进一步增长，从而不会有GaN HEMT增益降低的现象出现。虽然源场板的引入带来了额外的栅电极与源电极之间的寄生电容，但是由于源场板具有降低峰值电场强度的作用，使得栅场板的长度大大得到所需，降低了栅电极与漏电极之间的寄生电容，从而起到了一定的弥补作用。

双场板结构对GaN HEMT微波功率器件的性能具有显著的提升作用，有报道称（P.Saunier et al. Progress in GaN Performances and Reliability,IEEE CSICS, pp.35-36, 2007），通过引入双场板结构可使得GaN HEMT增益相比采用单场板结构提升0.5-1.0dB、功率附加效率提升5个百分点、输出功率提升0.5dB。除了对GaN HEMT微波功率器件性能的提升外，双场板结构相比单场板结构更有助于提升GaN HEMT微波功率器件的微波稳定性，对于微波器件而言，工作时的微波稳定性至关重要，电路或者器件潜在的微波不稳定性容易导致自激，自激的后果一个是产生不必要的信号，从而干扰正常需要获取的信号，严重时甚至会完全抑制有用信号；自激另一个更为严重的后果是有可能导致器件或者电路的烧毁，使得电路或者器件的功能完全丧失。图9A和图9B分别标出了4GHz下单场板结构GaN HEMT和双场板结构GaN HEMT输出端阻抗在史密斯圆图中的存在的微波不稳定区域（阴影部分），可以看出双场板结构GaN HEMT的不稳定圆面积明显小于双场板结构GaN HEMT，表明双场板GaN HEMT更易获得稳定的匹配状态，从而方便实际电路设计和应用。

对于图2A中所示双场板GaN HEMT设计而言，存在一个较大的可靠性隐患是一旦栅电极与源场板之间介质发生击穿或者由于外界机械力导致介质层断裂引起栅电极与源场板之间发生短路时，栅电极将与源电极处于同一电位上，通常栅电极与源电极之间需要施加一个负向的电压使得器件工作电流在正常范围内，栅电极与源电极之间的短路使得两者之间的偏压为零，这将使得器件电流急剧增大，从而有可能引起器件的热烧毁。无论栅电极与源场板之间的介质发生击穿或者外界机械力导致介质层断裂引起栅电极与源场板之间发生短路的风险都是存在的，对于GaN HEMT的栅条而言，其粗细通常在1微米以下，由于边缘或者针尖效应使得栅电极与源场板之间的介质更容易击穿；机械力也不可避免，特别是针对高频应用，GaN HEMT微波功率器件的衬底通常需要减薄到100微米甚至更薄以便对衬底进行通孔实现器件源电极的接地，在衬底如此薄的情况下，器件机械强度大大降低，外界机械力很有可能导致栅电极与源场板之间的介质层发生开裂，从而引起两者之间的短路。

针对图2A中所示双场板GaN HEMT设计中存在的可靠性隐患，需要进行改进设计，使得栅电极与源场板之间的介质不发生击穿或者栅电极与源场板之间未发生短路时，源场板与源电极处于同一电位上，而一旦栅电极与源场板之间的介质发生击穿或者由于外界机械力导致介质层断裂引起栅电极与源场板之间发生短路时，栅电极及源场板将与源电极将处于不同电位上，从而使得栅电极依然能够起到对沟道电流的控制作用，不至引起器件的烧毁；另外设计中同时还要考虑保持传统双场板结构对于提升GaN HEMT微波稳定性的作用。

发明内容

本发明提出了一种改进的场板结构氮化镓高电子迁移率晶体管，其目的旨在克服现有技术所存在的上述缺陷，当器件工作在微波状态下时，源场板与源电极通过电容上的位移电流作用实现微波状态下的电连接，保证器件工作时的微波稳定性。

本发明的技术解决方案；一种铝镓氮化合物/氮化镓高电子迁移率晶体管，其结构包括：

——半导体有源层、与半导体有源层形成欧姆接触的源电极、与半导体有源层形成欧姆接触的漏电极；

——覆盖在半导体有源层、源电极以及漏电极上的第一介质层；

——“T”型结构的栅电极位于源电极与漏电极之间，“T”型栅电极底部与半导体有源层形成肖特基接触，两边向源电极和漏电极延伸部分骑在第一介质层上；

——覆盖在“T”型结构栅电极上的第二介质层，第二介质层同时覆盖在半导体有源层、源电极、漏电极的第一介质层上；

——骑在“T”型结构栅电极上的源场板，中间通过第二介质层相隔离；

——源场板通过一个电阻与源电极相连接；

——源场板与源电极之间串联有一个电容。

本发明的优点,当栅电极与源场板之间的介质不发生击穿或者栅电极与源场板之间未发生短路时，源场板与源电极处于同一电位上，而一旦栅电极与源场板之间的介质发生击穿或者由于外界机械力导致介质层断裂引起栅电极与源场板之间发生短路时，栅电极及源场板将与源电极将处于不同电位上，从而使得栅电极依然能够起到对沟道电流的控制作用，不至引起器件的烧毁。另外通过源场板与源电极之间串联的电容,当器件工作在微波状态下时，源场板与源电极通过电容上的位移电流作用实现微波状态下的电连接，保证了器件工作时的微波稳定性。

附图说明

图1A是单场板GaN HEMT的俯视示意图。

图1B是单场板GaN HEMT的电原理图。

图2A是传统双场板GaN HEMT的俯视示意图。

图2B是传统双场板GaN HEMT的电原理图。

图3A是改进的用来与本发明作对比的双场板GaN HEMT的俯视示意图。

图3B是改进的用来与本发明作对比的电原理图。

图4A是本发明改进双场板GaN HEMT的俯视示意图。

图4B是本发明改进双场板GaN HEMT的电原理图。

图5是单场板GaN HEMT的剖面示意图。

图6是双场板GaN HEMT的剖面示意图。

图7A-图7D是本发明改进双场板GaN HEMT的一个实施例图。

图8A-图8D是本发明改进双场板GaN HEMT的另一个实施例图。

图9A-图9D是分别对应图1A、图2A、图3A和图4A中四种GaN HEMT在4GHz下输出端阻抗在史密斯圆图中存在的微波不稳定区域图。

具体实施方式

一种铝镓氮化合物/氮化镓高电子迁移率晶体管，其结构包括：

——半导体有源层、与半导体有源层形成欧姆接触的源电极、与半导体有源层形成欧姆接触的漏电极；

——覆盖在半导体有源层、源电极以及漏电极上的第一介质层；

——“T”型结构的栅电极位于源电极与漏电极之间，“T”型栅电极底部与半导体有源层形成肖特基接触，两边向源电极和漏电极延伸部分骑在第一介质层上；

——覆盖在“T”型结构栅电极上的第二介质层，第二介质层同时覆盖在半导体有源层、源电极、漏电极的第一介质层上；

——骑在“T”型结构栅电极上的源场板，中间通过第二介质层相隔离；

——源场板通过一个电阻与源电极相连接；

——源场板与源电极之间串联有一个电容。

所述半导体有源层由衬底、成核层、缓冲层、势垒层构成，在缓冲层和势垒层之间存在一具有高电子迁移率的二维电子气。

所述“T”型栅电极底部半导体有源层中的势垒层被部分去除形成一个凹槽结构。

所述第一介质层为SiN、SiO₂或者是两者组合而成的多层结构。

所述第二介质层为SiN、SiO₂或者是两者组合而成的多层结构。

所述的源电极与漏电极的间距L_SD在2-6微米之间，第一介质层厚度t₁在50-200纳米之间，栅长L_G1在0.15-1微米之间，栅电极与源电极的间距L_GS在0.5-1微米之间，第二介质层厚度t₂在150-300纳米之间。

还包括第三介质层覆盖在源场板和第二介质层上，第三介质层为SiN、SiO₂或者是两者组合而成的多层结构，第三介质层厚度t₃在150-300纳米之间。

所述的源场板与源电极相连的电阻为金属薄膜电阻或者有源层电阻；当采用金属薄膜电阻时，其材料为TaN或者NiCr。

所述的衬底为SiC、Si或者蓝宝石，成核层为AlN，缓冲层为GaN，势垒层为AlGaN、AlN插入层的AlGaN。

所述的势垒层为包含GaN盖帽层的AlGaN、AlN插入层和GaN盖帽层的AlGaN。

下面结合附图，进一步描述本发明的技术方案：

参照图6，图中包含了用于制造GaN HEMT的半导体有源层的一般结构示意图，包括了衬底11、成核层12、缓冲层13、势垒层14，其中衬底11包括但不限于SiC、Si或者蓝宝石，成核层12一般为AlN，缓冲层13包括但不限于GaN或者是AlGaN与GaN的复合层，势垒层14为AlGaN或者是包含AlN插入层的AlGaN，势垒层还可以包含GaN盖帽层，在势垒层14和缓冲层13两层之间的界面处存在一个二维形态的薄电子层称之为二维电子气，该二维电子气表现出较高的电子迁移率特性。图6中提供是GaN HEMT半导体有源层的的一般结构示意图，表明还存在其它形式的外延材料结构,其它的结构形式可参考相关文献，不再进一步描述。

源电极21和漏电极22位于半导体有源层上，当漏电极22与源电极21之间施加正向电压时，将驱动势垒层14和缓冲层13两层之间的二维电子气中的电子由源电极21向漏电极22移动，同时不断有电子由源电极21补充进来，从而形成漏电极22与源电极21之间的电流，漏电极22与源电极21的间距L_SD通常在2-6微米之间。形成源电极21和漏电极22的金属层包括但不仅限于Ti/Al/Ni/Au、Ti/Al/Mo/Au等多层金属体系，源电极21和漏电极22的金属层一般需要通过高温合金方能与其下的半导体有源层形成良好的欧姆接触，关于源电极21和漏电极22可采用的金属体系和为获得最佳欧姆接触所要采取的合金条件有众多文献报道，此处不再赘述。

具有“T”型结构的栅电极41位于源电极21和漏电极22之间，“T”型栅电极底部与半导体有源层形成肖特基接触，两边向源电极21和漏电极22延伸部分骑在介质层31上，介质层31同时覆盖在半导体有源层、源电极21以及漏电极22上，介质层31优选的为SiN、SiO₂或者是它们的组合。介质层31的厚度t₁厚度通常在50-200纳米之间，栅长L_G1根据GaN HEMT的工作频率可确定为0.15-1微米之间，栅电极41向源电极21方向延伸的长度L_GFP2可根据实际需要进行选择，通常在0.1-0.3微米之间，栅电极41向漏电极22方向延伸的长度L_GFP1一般为0.2-0.5微米，栅电极41与源电极21的间距L_GS通常在0.5-1微米之间。栅电极41上施加不同的的偏置电压时，可引起势垒层14和缓冲层13两层之间的二维电子气中电子面密度的变化，从而可起到调制漏电极22与源电极21之间电流的作用，栅电极41可采用的金属包括但不限于Ni/Au/Ti或者Ni/Pt/Au/Pt/Ti或则Ni/Pt/Au/Ni等具有良好导电性的多层金属体系。

介质层32覆盖在介质层31以及栅电极41上，同样介质层32优选的为SiN、SiO₂或者是它们的组合,其厚度t₂一般为150-300纳米。源场板51骑在栅电极41上，中间以介质层32相隔离，源场板51向源电极21方向延伸的长度L_SFP2一般为0-0.3微米，源场板51向漏电极22方向延伸的长度L_SFP1一般为0.5-1.0微米，且一般需要满足L_SFP2> L_GFP2。源场板51可采用的金属包括但不限于Ti/Pt/Au/Pt/Ti或则Ti/Pt/Au/Ti等导电性能良好的多层金属体系，源场板51上通常还可以覆盖介质层33对源场板51进行保护。

参照图4A，图中有源区61定义的GaN HEMT的电流流向，也就是GaN HEMT中从漏电极22上的电流只能通过有源区61流向源电极21，由于在整个半导体有源层都存在二维电子气，要实现这一目的就需要对有源区61以外的半导体有源层采取适当措施，将其中的二维电子气去除。一种方法是采用干法刻蚀的方法去除有源区61以外的整个势垒层14和一部分厚度的缓冲层13，称之为台面隔离；另一个种方法是通过离子注入破坏有源区61以外半导体有源层的晶格使得其中的二维电子气去除，称之为离子注入隔离，无论是台面隔离还是离子注入隔离都有众多文献报道，可以参考相关文献。

电容下电极52与源场板51相连，此处电容下电极52直接与源场板51相连接，是为了表达源场板51与源电极21之间的电容必须十分的挨近源场板51和源电极21方能发挥其作用。电容上电极81通过带状金属条82与源电极21相连，电容下电极52、电容上电极81以及带状金属条82需要具有良好导电性，通常带状金属条82为电镀得到的空气桥结构，即带状金属条82与电容下电极52的边缘部分之间是空心的，以防止带状金属条82与电容下电极52由于边缘效应而产生击穿。

电阻71通过带状金属条55与源电极21相连，并通过带状金属条53与电容下电极52相连从而实现与源场板51的连接，或者通过带状金属条54直接与源场板51相连接。

至此对本发明已作了较为全面的描述，本发明附图中器件只有一根栅的结构，器件栅宽将受到限制，对于需要获得更大尺寸的器件时，可以通过镜像结合单元的重复获得插指结构的器件实现更大的栅宽。

为更好的描述本发明的特点，对图1A中采用单场板结构的GaN HEMT、图2A中采用传统双场板结构的GaN HEMT以及图4A中本发明改进的双场板结构GaN HEMT输出端阻抗在史密斯圆图中的存在的微波不稳定区域进行比较，同时列入比较的还有图3A中双场板结构的GaN HEMT。图3A中双场板结构的GaN HEMT相比图2A中采用传统双场板结构的GaN HEMT最主要区别在于源场板51与源电极21的连接是通过一个电阻实现的，而不是通过一个导电性能良好的金属带实现。对比中器件栅宽都为插指结构的400微米（单指栅宽100微米），所有器件的源电极21与漏电极22的间距L_SD、介质层31的厚度t₁、栅长L_G1、栅电极41向源电极21方向延伸的长度L_GFP2、栅电极41向漏电极22方向延伸的长度L_GFP1、栅电极41与源电极21的间距L_GS完全相同，采用采购自相同厂家、相同结构的半导体有源层，对于双场板结构GaN HEMT，源场板51向漏电极22方向延伸的长度L_SFP1、源场板51向源电极21方向延伸的长度L_SFP2以及源场板51与栅电极41之间介质层32的厚度t₂以及介质层33的厚度完全相同，介质层31、介质层32和介质层33都为SiN。

图9A-图9D分别对应图1A、图2A、图3A以及图4A中GaN HEMT在4GHz下输出端阻抗在史密斯圆图中存在的微波不稳定区域，可以看出单场板GaN HEMT具有最大的微波不稳定区域，而图3A中双场板GaN HEMT的微波不稳定区域与单场板GaN HEMT接近，只有本发明改进的双场板GaN HEMT的微波不稳定区域与传统的双场板GaN HEMT接近，但毋庸置疑，经过本发明改进的双场板GaN HEMT在可靠性上将获得大幅度提升，因此本发明提升GaN HEMT可靠性的同时可保证GaN HEMT高的微波稳定性。

实施例1

参照图7A，源电极21和漏电极22位于半导体有源层上，形成源电极21和漏电极22的金属层优选的采用Ti/Al/Ni/Au多层金属体系，通过850℃高温合金与其下的半导体有源层形成良好的欧姆接触。源电极21、漏电极22以及半导体有源层上淀积介质层31，介质层31优选的采用SiN，其淀积方式优选的采用等离子体增强气相淀积（PECVD）技术，介质层31优选的厚度为100-140纳米。优选的采用离子注入定义有源区61，采用光刻胶层对有源区61进行覆盖保护，并通过离子注入破坏有源区61以外半导体有源层的晶格，使得其中的二维电子气去除达到隔离的目的，离子注入后需要去除用来保护有源区61的光刻胶层。源电极21和漏电极22之间形成“T”型结构的栅电极41，栅电极41的形成过程主要包括栅脚光刻、栅脚介质刻蚀、光刻胶去除、栅帽光刻、栅帽金属化以及栅帽金属剥离等工序，关于“T”型结构栅电极的制作有众多文献报道，可参考相关文献，此处不再详细描述。栅电极41制作完成后，栅电极41以及介质层31上覆盖介质层32，介质层32优选的采用SiN，其淀积方式优选的采用PECVD技术，介质层32优选的厚度为150-300纳米。

参照图7B，电阻71制作在介质层32上，电阻71为金属薄膜电阻，优选的金属薄膜电阻为TaN或者NiCr，关于TaN以及NiCr金属薄膜电阻的制作方法在本领域内是众所周知的，此处不再赘述。

参照图7C，通过一个步骤的金属淀积工艺同时完成源场板51、电容下电极52、带状金属条53、带状金属条55的制作，源场板51等优选的采用Ti/Pt/Au/Pt/Ti或则Ti/Pt/Au/Ti等导电性能良好的多层金属体系，源场板51骑在栅电极41上。源场板51、电容下电极52、带状金属条53、带状金属条55以及介质层32上淀积介质层33，介质层33优选的采用SiN，其淀积方式优选的采用PECVD技术，介质层33优选的厚度为200-300纳米。

参照图7D，完成电容上电极81和带状金属条82的制作，电极81和带状金属金属条82优选的采用互联电镀的工艺完成，互联电镀工艺一般包括了介质孔光刻、介质孔刻蚀、去胶、桥墩牺牲层光刻、电镀种子层淀积、电镀光刻、电镀、反刻腐蚀去除不必要的种子层以及桥墩牺牲层去除等工艺步骤，关于互联电镀工艺在本领域内是众所周知的，此处不再赘述。

按图7A-图7D的步骤便可得到具有俯视示意图如图4A、剖面示意图如图6所示的GaN HEMT器件。

实施例2

参照图8A，源电极21和漏电极22位于半导体有源层上，同时完成欧姆接触电极23和欧姆接触电极24的制作，电极23和电极24将作为本实例中体电阻与外界的两个电连接接头，同实施例1欧姆接触金属层优选的采用Ti/Al/Ni/Au多层金属体系，通过850℃高温合金与其下的半导体有源层形成良好的欧姆接触。源电极21、漏电极22、电极23、电极24以及半导体有源层上淀积介质层31，同实施例1，介质层31优选的采用SiN，其淀积方式优选的采用PECVD技术，介质层31优选的厚度为100-140纳米。

参照图8B，优选的采用离子注入定义有源区61和有源区71，有源区61定义GaN HEMT器件的电流流向，有源区71定义有源层电阻，采用光刻胶层对有源区61和有源区71进行覆盖保护，并通过离子注入破坏有源区61和有源区71以外半导体有源层的晶格，使得其中的二维电子气去除达到隔离的目的，离子注入后需要去除用来保护有源区61有源区71的光刻胶层。源电极21和漏电极22之间形成“T”型结构的栅电极41，栅电极41制作完成后，栅电极41以及介质层31上覆盖介质层32，同实施例1，介质层32优选的采用SiN，其淀积方式优选的采用PECVD技术，介质层32优选的厚度为150-300纳米。

参照图8C，通过一个步骤的金属淀积工艺同时完成源场板51、电容下电极52的制作，同实施例1，源场板51等优选的采用导电性能良好的多层金属体系，源场板51骑在栅电极41上。源场板51、电容下电极52以及介质层32上淀积介质层33，同实施例1，介质层33优选的采用SiN，其淀积方式优选的采用PECVD技术，介质层33优选的厚度为200-300纳米。

参照图8D，完成电容上电极81、带状金属条82、带状金属条83和带状金属条85的制作，电容上电极81、带状金属条82、带状金属条83和带状金属条85优选的采用互联电镀的工艺完成。

按图8A-图8D的步骤便可得到具有俯视示意图如图4A、剖面示意图如图6所示的GaN HEMT器件。

Claims (10)

1.一种铝镓氮化合物/氮化镓高电子迁移率晶体管，其特征是结构包括：

——半导体有源层、与半导体有源层形成欧姆接触的源电极、与半导体有源层形成欧姆接触的漏电极；

——覆盖在半导体有源层、源电极以及漏电极上的第一介质层；

——“T”型结构的栅电极位于源电极与漏电极之间，“T”型栅电极底部与半导体有源层形成肖特基接触，两边向源电极和漏电极延伸部分骑在第一介质层上；

——覆盖在“T”型结构栅电极上的第二介质层，第二介质层同时覆盖在半导体有源层、源电极、漏电极的第一介质层上；

——骑在“T”型结构栅电极上的源场板，中间通过第二介质层相隔离；

——源场板通过一个电阻与源电极相连接；

——源场板与源电极之间串联有一个电容。

2.按照权利要求1所述的一种铝镓氮化合物/氮化镓高电子迁移率晶体管，其特征是所述半导体有源层由衬底、成核层、缓冲层、势垒层构成，在缓冲层和势垒层之间存在一具有高电子迁移率的二维电子气。

3.按照权利要求1所述的一种铝镓氮化合物/氮化镓高电子迁移率晶体管，其特征是所述“T”型栅电极底部半导体有源层中的势垒层被部分去除形成一个凹槽结构。

4.按照权利要求1所述的一种铝镓氮化合物/氮化镓高电子迁移率晶体管，其特征是所述第一介质层为SiN、SiO₂或者是两者组合而成的多层结构。

5.按照权利要求1所述的一种铝镓氮化合物/氮化镓高电子迁移率晶体管，其特征是所述第二介质层为SiN、SiO₂或者是两者组合而成的多层结构。

6.按照权利要求1所述的铝镓氮化合物/氮化镓高电子迁移率晶体管，其特征是所述的源电极与漏电极的间距L_SD在2-6微米之间，第一介质层厚度t₁在50-200纳米之间，栅长L_G1在0.15-1微米之间，栅电极与源电极的间距L_GS在0.5-1微米之间，第二介质层厚度t₂在150-300纳米之间。

7.按照权利要求1所述的铝镓氮化合物/氮化镓高电子迁移率晶体管，其特征是还包括第三介质层覆盖在源场板和第二介质层上，第三介质层为SiN、SiO₂或者是两者组合而成的多层结构，第三介质层厚度t₃在150-300纳米之间。

8.按照权利要求1所述的铝镓氮化合物/氮化镓高电子迁移率晶体管，其特征是所述的源场板与源电极相连的电阻为金属薄膜电阻或者有源层电阻；当采用金属薄膜电阻时，其材料为TaN或者NiCr。

9.按照权利要求2所述的铝镓氮化合物/氮化镓高电子迁移率晶体管，其特征是所述的衬底为SiC、Si或者蓝宝石，成核层为AlN，缓冲层为GaN，势垒层为AlGaN、AlN插入层的AlGaN。

10.按照权利要求9所述的铝镓氮化合物/氮化镓高电子迁移率晶体管，其特征是所述的势垒层为包含GaN盖帽层的AlGaN、AlN插入层和GaN盖帽层的AlGaN。