蚀方法去除部分GaN层，使剩余GaN层厚度为500nm;
(12)将步骤(11)所得的样品清洗后，沉积氮化硅介质膜即所述钝化介质膜206，厚度100 nmD
[0022]实施例2、制备薄膜晶体管
如图3所示，所述薄膜晶体管自下而上依次为基板201、绝缘介质膜203、电极;晶体管的外延层205;钝化介质膜206。在基板201两侧分别有导电电极202a和键合电极202c，中间有导电通孔202b对二者进行电气连接；电极包括源电极204a、栅电极204b和漏电极204c，其中源电极和漏电极在外延层一侧，栅电极在外延层的另一侧。
[0023]制备方法步骤如下:
(1在衬底上生长高电子迀移率晶体管外延层205，具体是在衬底上生长GaN缓冲层，然后再生长GaN沟道层、A1N插入层、AlGaN势皇层和GaN盖帽层；
(2)将步骤(1)的样品放入煮沸的丙酮清洗5分钟，再放入煮沸的乙醇中清洗5分钟，后用去离子水冲洗5分钟，然后用氮气吹干； (3)在步骤(2)所得的样品表面制备掩膜，采用感应耦合等离子(ICP)刻蚀技术刻蚀GaN，将二维电子气(2DEG)刻断，之后去除掩膜；
(4)将步骤(3)所得样品的表面清洗后沉积Ti/Al/Ti/Au合金，厚度100/1000/10/2000nm，然后采用光刻技术制备源、漏电极，退火后得到源、漏欧姆接触；
(5)将步骤(4)所得的样品表面清洗后，沉积二氧化硅绝缘介质膜203，厚度lOOOnm;
(6)在步骤(5)所述的样品表面制备掩膜，采用光刻技术，去除源极、漏极上方的介质月吴，之后去除掩月吴；
(7)将步骤(6)所述的样品与已经准备好的基板采用键合技术粘合在一起，步骤(6)所述的源、漏电极与基板的键合电极对齐；
(8)将步骤(7)所述样品的采用机械研磨的方法去除蓝宝石衬底；
(9)将步骤(8)所述的样品采用ICP刻蚀方法去除部分GaN层，使剩余GaN层厚度为50nm;
(10)将步骤(9)所述样品表面沉积金属Ni/Au，厚度10/500nm，采用光刻技术得到栅电极；
(11)将步骤(10)所述的样品清洗后，沉积氮化硅介质膜，厚度500nm。采用光刻技术，将栅电极上方的介质膜去除。
[0024]以上实例中，所述源电极和漏电极可以是Ti/Al/Ti/Au合金材料，第一层Ti的厚度为 5-100nm，Al 的厚度为 100-5000nm，第二层 Ti 的厚度 10-1000nm，Au 的厚度 100-2000nm。所述栅电极可以是Ni/Au合金，Ni的厚度10-1000]1111，411的厚度50-5000111]1。所述绝缘介质膜可以是二氧化硅、氮化硅或者氮化铝，厚度100-3000nm;所述外延层包含AlGaN势皇层、GaN沟道层、GaN缓冲层;所述AlGaN势皇层厚度5-50nm，Al组分5%?50%;所述GaN沟道层厚度50?500nm;所述GaN缓冲层50?5000nm;所述外延层可以在AlGaN下方增加一层盖帽层，所述盖帽层厚度-5nm，材料可以是GaN、A1N或者氮化娃。所述外延层在势皇层和沟道层之间可以增加一氮化铝插层，厚度0_5nm。所述钝化层可以是二氧化硅、氮化硅或者氮化铝，厚度50-5000nm。
[0025]如上即可较好的实现本发明并取得所述的技术效果。外延片制备好电极后，键合到绝缘基板上，然后去除原来的衬底，并减薄GaN缓冲层，最后沉积绝缘钝化膜。首先，因外延层通过电极与基板直接相连，系统热阻低，散热容易，可以提高器件的稳定性;其次，GaN缓冲层的厚度减小，横向传输电阻提高，可以降低器件的漏电流，提高晶体管器件的性能；再次，与衬底接触的高缺陷密度的部分GaN缓冲层被去除，减少了器件的漏电通道，可以提1?晶体管的耐1?压特性D
【主权项】
1.一种GaN基薄膜晶体管结构，其特征在于包括绝缘基板、绝缘介质膜、电极、GaN外延层和钝化介质膜;所述电极包括源电极、栅电极和漏电极，绝缘基板两面分别设有导电电极和键合电极，导电电极和键合电极之间通过绝缘基板中的导电通孔电气连接;绝缘介质膜位于绝缘基板的导电电极和外延层之间，钝化介质膜沉积在外延层外表面上，所述源电极、栅电极和漏电极位于外延层的同一侧或源电极和漏电极位于外延层的同一侧而栅电极位于外延层的另一侧；当源电极、栅电极和漏电极位于外延层的同一侧时，薄膜晶体管自下而上包括所述绝缘基板、源漏栅电极、绝缘介质膜、外延层、钝化介质膜，所述源漏栅电极即源电极、栅电极和漏电极，绝缘基板具有的三个键合电极分别与源电极、栅电极和漏电极对齐并贴合在一起；当源电极和漏电极位于外延层的同一侧而栅电极位于外延层的另一侧时，薄膜晶体管自下而上包括所述绝缘基板、源漏电极、绝缘介质膜、外延层、栅电极、钝化介质膜，钝化介质膜不覆盖栅电极，所述源漏电极即源电极和漏电极，绝缘基板具有的两个键合电极分别与源电极和漏电极对齐并贴合在一起。2.根据权利要求1所述的一种薄膜晶体管结构，其特征在于所述外延层厚度为10nm?3000nm。3.根据权利要求1所述的一种薄膜晶体管结构，其特征在于所述的绝缘基板为高电阻率耐压材料，厚度为Ium?Imm，所述的绝缘基板采用AlN陶瓷材料;所述绝缘介质膜是二氧化硅、氮化硅或者氮化铝，厚度100-3000nm ；所述钝化层可以是二氧化硅、氮化硅或者氮化铝，厚度 50-5000nmo4.根据权利要求1所述的一种薄膜晶体管结构，其特征在于所述绝缘基板的两面镀有用于形成导电电极和键合电极的电极图案，通过钻孔并在孔内填充导电材料使两面对应位置的电极电气连通。5.根据权利要求1所述的一种薄膜晶体管结构，其特征在于所述源电极和漏电极为Ti/Al/Ti/Au合金材料，其中第一层Ti的厚度为5-100nm，Al的厚度为100-5000nm，第二层Ti的厚度10-1000nm，Au的厚度100-2000nm;栅电极为Ni/Au合金，其中Ni的厚度10-1000nm，Au的厚度 50-5000nm。6.根据权利要求1所述的一种薄膜晶体管结构，其特征在于所述外延层包含AlGaN势皇层、GaN沟道层、GaN缓冲层;所述AlGaN势皇层厚度5_50nm;所述GaN沟道层厚度50?500nm;所述GaN缓冲层50?5000nmo7.根据权利要求6所述的一种薄膜晶体管结构，其特征在于所述外延层中还在AlGaN势皇层下方增加一层盖帽层，所述盖帽层厚度0_5nm，材料是GaN、AlN或者氮化硅。8.根据权利要求7所述的一种薄膜晶体管结构，其特征在于所述外延层中的势皇层和沟道层之间增加一氮化铝插层，厚度0_5nm。9.制备权利要求1?8任一项所述GaN基薄膜晶体管结构的方法，其特征在于包括如下步骤: 在衬底上生长GaN缓冲层，然后再生长GaN沟道层、AlN插入层、AlGaN势皇层和GaN盖帽层，得到高电子迀移率晶体管外延片； 将步骤(I)所述的外延片放入丙酮清洗5分钟，再放入乙醇清洗5分钟，之后用去离子水清洗5分钟，最后用氮气吹干； 在经过步骤(2)清洗的外延片上制备源、漏和栅电极； 将步骤(3)所得样品键合到绝缘基板上； 将步骤(4)所述样品的衬底去除； 将步骤(5)所述样品采用化学腐蚀或者物理刻蚀的方法，去除部分GaN层； 将步骤(7)所述的样品沉积绝缘钝化膜。10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于与衬底接触的低晶体质量GaN外延层部分被刻蚀掉;外延层的总厚度为100-3000nm。
【专利摘要】本发明涉及一种GaN基薄膜晶体管结构及其制备方法。所述薄膜晶体管结构包括基板、绝缘介质膜、电极、晶体管的外延层和钝化介质膜。制备方法中，外延片制备好电极后，键合到绝缘基板上，然后去除原来的衬底，并减薄GaN缓冲层，最后沉积绝缘钝化膜。晶体管外延层的原有衬底及部分质量较差的半导体薄膜被去除，剩余的半导体薄膜晶体质量较高，具有很高的电阻，晶体管的漏电流可以显著降低。另外薄膜晶体管的源漏电极与导热基板直接连接，使晶体管的散热性能更好。
【IPC分类】H01L21/335, H01L29/778
【公开号】CN105448974
【申请号】CN201510813876
【发明人】徐明升, 王洪
【申请人】华南理工大学
【公开日】2016年3月30日
【申请日】2015年11月23日
【公告号】CN104600122A