一种氮极性面氮化镓高电子迁移率晶体管及其制作方法

摘要

本发明公开了一种氮极性面氮化镓高电子迁移率晶体管及其制作方法，主要解决现有氮极性面氮化镓器件材料外延质量低和在高压高功率工作时会产生热积累效应和电流崩塌的问题。其自下而上包括金刚石衬底(1)、势垒层(4)、插入层(5)和沟道层(6)，其中，衬底(1)与势垒层(4)之间设有键合层(2)和支撑层(3)，势沟道层(6)的上部设有绝缘栅介质层(7)，该绝缘栅介质层(7)上设置栅电极，沟道层(6)两侧均为欧姆接触区，其上分别设置源电极和漏电极。本发明器件工作频率高，极大地改善器件自热效应，提高了器件输出功率工作可靠性，且制作工艺简单，一致性高，可用于高频微波功率放大器和单片微波毫米波集成电路。

权利要求

1.一种氮化物高电子迁移率晶体管的制作方法，其特征在于，包括如下：

1)在外延片上，利用金属有机物化学气相淀积工艺依次生长成核层、缓冲层、AlPN牺牲层；

2)用金属有机物化学气相淀积工艺，在牺牲层上生长沟道层(6)；

3)用金属有机物化学气相淀积工艺，在沟道层上生长插入层(5)；

4)用金属有机物化学气相淀积工艺，在插入层上生长势垒层(4)；

5)用金属有机物化学气相淀积工艺，在势垒层上生长支撑层(3)；

6)在支撑层上淀积键合层(2)；

7)采用晶圆键合技术将具有高热导率的金刚石衬底(1)键合到键合层上表面；

8)在金刚石衬底和键合层上覆盖光刻胶，再在光刻胶上制作光刻图形，使用RIE干法刻蚀技术依次刻蚀金刚石衬底周围的键合层、支撑层、势垒层、插入层和沟道层，形成牺牲层刻蚀通道；

9)在牺牲层刻蚀通道内通入氧气，干法刻蚀AlPN牺牲层；采用AlPN牺牲层来实现与氮极性面氮化镓沟道层的晶格匹配生长；

10)采用光刻工艺在剥离后的沟道层下表面定义源电极和漏电极欧姆接触区域，并采用电子束蒸发工艺，在两个欧姆接触区域淀积欧姆接触金属Ti/Al/Ni/Au，再在830℃氮气气氛下退火，形成源电极和漏电极；

11)采用原子层淀积工艺，在沟道层上生长绝缘栅介质层(7)；

12)采用电子束蒸发工艺，在绝缘栅介质层上淀积Ni/Au金属组合，形成栅电极，完成器件制作。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述1)中的外延片采用硅、蓝宝石和碳化硅这些低热导率材料中的任意一种；

所述1)中的成核层，采用AlN，或AlN、AlGaN、AlN/AlGaN超晶格的复合层；

所述1)中的缓冲层，采用GaN，其厚度为2000nm‑5000nm。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述1)中的牺牲层，采用P组分x为5％‑

15％之间，厚度为10nm‑100nm的AlPxN1‑x。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述1)中的金属有机物化学气相淀积，其工艺条件是：温度为1100℃‑1200℃，压强为

40Torr‑500Torr，氨气流量为2000sccm，铝源流量为20sccm，镓源流量为90sccm‑120sccm，磷源流量为10μmol/min‑30μmol/min，氢气流量为3000sccm。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述2)和5)中的金属有机物化学气相淀积工艺条件相同，即温度为1100℃‑1200℃，压强为40Torr，氨气流量为2000sccm，镓源流量为

90sccm‑100sccm，氢气流量为3000sccm。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述3)中的金属有机物化学气相淀积，其工艺条件是：温度为1100℃‑1200℃，压强为

40Torr，氨气流量为2000sccm，铝源流量为6sccm‑10sccm，氢气流量为3000sccm；

所述4)中的金属有机物化学气相淀积，其工艺条件是：温度为700℃‑1100℃，压强为

40Torr‑200Torr，氨气流量为2000sccm，铝源流量为10sccm‑20sccm，镓源流量为100sccm，铟源流量为50sccm，钪源流量为20sccm，氢气流量为3000sccm，氮气流量为3000sccm。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：‑3

所述10)和12)中的电子束蒸发，其工艺条件是：真空度小于1.4×10 Pa，功率范围为

400～600W，蒸发速率为

8.根据权利要求1所述方法制备的晶体管，自下而上，包括金刚石衬底(1)、势垒层(4)、插入层(5)、沟道层(6)，其特征在于：所述金刚石衬底(1)与势垒层(4)之间设有键合层(2)和支撑层(3)，用于晶圆键合和支撑器件有源区；

所述沟道层(6)的上部依次设有绝缘栅介质层(7)，该绝缘栅介质层(7)上设置栅电极；

所述沟道层(6)两侧均为欧姆接触区，其上分别设置源电极和漏电极。

9.根据权利要求8所述的晶体管，其特征在于：所述的键合层(2)，采用SiN、Si、BN中的任意一种，其厚度为10nm‑50nm；

所述支撑层(3)，采用GaN，其厚度为4μm‑10μm；

所述绝缘栅介质层(7)，采用Al2O3或HfO2介质层，其厚度为3nm‑20nm。

10.根据权利要求8所述的晶体管，其特征在于：所述的势垒层(4)，采用AlGaN、InAlN、ScAlN、BAlN这些氮化物中的任意一种，其厚度为

3nm‑30nm；

所述的插入层(5)，采用AlN，其厚度为1nm‑2nm；

所述的沟道层(6)，采用GaN，其厚度为10nm‑30nm。

说明书

一种氮极性面氮化镓高电子迁移率晶体管及其制作方法

技术领域

[0001] 本发明属于半导体器件技术领域，特别涉及一种氮极性面氮化镓高电子迁移率晶体管，可用于制作微波功率放大器和单片微波毫米波集成电路。

背景技术

[0002] 基于氮化镓异质结高电子迁移率晶体管的微波功率放大器和单片微波毫米波集成电路的性能和可靠性不断提高，在新一代5G通信基站和电子系统中具有极高的应用价值。目前，氮化镓半导体器件主要基于镓极性面材料制造，这是由于镓极性面材料易于实现高质量生长和低的背景载流子浓度。然而，氮极性面氮化镓材料在提高器件工作频率和输出功率方面有诸多天然优势。氮极性面氮化镓异质结中势垒层在沟道层下方，形成天然的背势垒，能提高二维电子气限域性，异质结构不受器件栅长和势垒层厚度等比例缩小规则限制。同时，窄带隙氮化镓沟道层材料位于外延材料顶部，易实现低欧姆接触电阻。

[0003] 目前，氮极性氮化镓器件性能进一步提升存在两个主要难题。首先，在氮极性氮化镓器件尺寸缩小和功率密度逐渐增加的条件下，高偏置电压工作状态下器件有源区热积累效应迅速增加，器件结温迅速上升，其可靠性和稳定性迅速恶化。传统的氮极性氮化镓器件材料外延生长在低热导率衬底上，其散热能力有限，热量向周围环境扩散受到限制，易产生以载流子迁移率下降和输出特性衰减为主要特性的电流崩塌效应。其次，氮极性面氮化镓材料外延易发生极性反转，极性控制难度大，并且氮极性氮化镓材料背景载流子浓度高，易形成体漏电通道降低器件击穿电压。因此，为了进一步提升氮极性氮化镓器件性能，需要采用更高热导率的衬底，解决器件有源区热积累问题，提升有源区附近传热能力，改善器件自热效应，提高器件可靠性和稳定性，进而实现高频高功率应用。同时，对氮极性氮化镓材料结构和外延技术及其器件制备工艺进行创新，有效降低背景载流子浓度，提高外延材料质量。

[0004] 常规氮极性面氮化镓高电子迁移率晶体管结构如图1所示，其自下而上，包括衬底、成核层、缓冲层、势垒层和沟道层，其中衬底多为硅、蓝宝石和碳化硅等低热导率衬底，沟道层上设有栅电极、源电极和漏电极。该器件存在以下缺点：

[0005] 一是氮极性面氮化镓材料外延时材料氮极性控制难度大，易发生极性翻转，出现镓极性面氮化镓材料；

[0006] 二是生长的氮极性面氮化镓材料背景载流子浓度高，易形成体漏电通道降低器件击穿电压，需要采用铁掺杂补偿背景载流子，增加了材料外延工艺控制难度；

[0007] 三是衬底热导率低，氮极性面氮化镓器件有源区热量不能即时耗散，热积累效应导致器件可靠性和稳定性恶化，难以充分发挥器件在高频高功率应用方面的优势；

[0008] 四是在将氮极性面氮化镓器件转移至高热导率金刚石衬底上时，传统方法所采用的牺牲层多为SiO2等材料，由于该牺牲层与氮极性面氮化镓外延材料之间依然存在大的晶格失配和热失配，在SiO2等牺牲层上外延的氮化镓面材料中存在高密度位错缺陷，器件在高偏置电压下长时间工作会形成漏电通道进而降低器件击穿电压，同时俘获电子引起器件电流崩塌；

[0009] 五是高热导率衬底金刚石与氮极性面氮化镓材料之间存在大的晶格失配和热失配等问题，在其上直接异质外延生长氮极性面氮化镓材料难以实现高的结晶质量；

[0010] 六是氮极性面氮化镓器件剥离转移工艺复杂，刻蚀工艺难以精确控制，剥离界面粗糙不平整，器件剥离完整度和成功率低，导致剥离转移后器件性能退化。

发明内容

[0011] 本发明目的在于针对上述已有技术的缺点，提出一种氮极性面氮化镓高电子迁移率晶体管及其制作方法，以降低器件剥离转移工艺难度，有效提高器件散热能力，改善器件自热效应和电流崩塌效应，提高器件可靠性和工作稳定性。

[0012] 本发明的技术方案是这样实现的：

[0013] 1、一种氮极性面氮化镓高电子迁移率晶体管，自下而上，包括金刚石衬底、势垒层、插入层、沟道层，其特征在于：

[0014] 所述金刚石衬底和势垒层之间设有键合层和支撑层，用于晶圆键合和支撑器件有源区；

[0015] 所述沟道层的上部依次设有绝缘栅介质层，该绝缘栅介质层上设置栅电极；

[0016] 所述沟道层两侧均为欧姆接触区，其上分别设置源电极和漏电极；

[0017] 进一步，其特征在于：

[0018] 所述的键合层，采用SiN、Si、BN中的任意一种，其厚度为10nm‑50nm；

[0019] 所述支撑层，采用GaN，其厚度为4μm‑10μm；

[0020] 所述绝缘栅介质层，采用Al2O3或HfO2介质层，其厚度为3nm‑20nm；

[0021] 进一步，其特征在于：

[0022] 所述的势垒层，采用AlGaN、InAlN、ScAlN、BAlN这些氮化物中的任意一种，其厚度为3nm‑30nm；

[0023] 所述的插入层，采用AlN，其厚度为1nm‑2nm；

[0024] 所述的沟道层，采用GaN，其厚度为10nm‑30nm。

[0025] 2、一种氮极性面氮化镓高电子迁移率晶体管的制作方法，其特征在于，包括如下步骤：

[0026] 1)在外延片上，利用金属有机物化学气相淀积工艺依次生长成核层、缓冲层、AlPN牺牲层；

[0027] 2)用金属有机物化学气相淀积工艺，在牺牲层上生长沟道层；

[0028] 3)用金属有机物化学气相淀积工艺，在沟道层上生长插入层；

[0029] 4)用金属有机物化学气相淀积工艺，在插入层上生长势垒层；

[0030] 5)用金属有机物化学气相淀积工艺，在势垒层上生长支撑层；

[0031] 6)在支撑层上淀积键合层；

[0032] 7)采用晶圆键合技术将具有高热导率的金刚石衬底键合到键合层上表面；

[0033] 8)在金刚石衬底和键合层上覆盖光刻胶，再在光刻胶上制作光刻图形，使用RIE干法刻蚀技术依次刻蚀金刚石衬底周围的键合层、支撑层、势垒层、插入层和沟道层，形成牺牲层刻蚀通道；

[0034] 9)在牺牲层刻蚀通道内通入氧气，干法刻蚀AlPN牺牲层；

[0035] 10)采用光刻工艺在剥离后的沟道层下表面定义源电极和漏电极欧姆接触图形，并采用电子束蒸发工艺，在两个欧姆接触区域淀积欧姆接触金属Ti/Al/Ni/Au，再在830℃氮气气氛下退火，形成源电极和漏电极；

[0036] 11)采用原子层淀积工艺，在沟道层上生长绝缘栅介质层；

[0037] 12)采用电子束蒸发工艺，在绝缘栅介质层上淀积Ni/Au金属组合，形成栅电极，完成器件制作。

[0038] 进一步，其特征在于：

[0039] 所述1)中的外延片采用硅、蓝宝石和碳化硅等材料中的任意一种，其具有低热导率；

[0040] 所述1)中的成核层，采用AlN或AlN、AlGaN、AlN/AlGaN超晶格的复合层；

[0041] 所述1)中的缓冲层，采用GaN，其厚度为2000nm‑5000nm；

[0042] 所述1)中的牺牲层，采用P组分x为5％‑15％之间，厚度为10nm‑100nm的AlPxN1‑x。

[0043] 本发明与现有技术相比具有如下优点：

[0044] 1、本发明中由于采用了键合层，故可使用高热导率的金刚石作为衬底，以提升器件有源区附近散热能力，改善器件热积累效应，提高器件输出特性和可靠性，利于器件的体积小型化和功率最大化。

[0045] 2、本发明采用对生长的镓极性面氮化镓材料剥离翻转的方式实现氮极性面氮化镓高电子迁移率晶体管，降低了直接异质外延生长氮极性面氮化镓材料的工艺控制难度，可实现极低背景载流子浓度和高结晶质量的氮极性面氮化镓材料。3、本发明采用晶圆键合实现了高热导率金刚石衬底上氮极性面氮化镓器件，可避免直接在金刚石衬底上异质外延氮极性面氮化镓材料存在的晶格失配和热失配问题。

[0046] 4、本发明在氮极性面氮化镓器件制作过程中采用AlPN牺牲层来实现器件剥离，一是氮极性面氮化镓沟道层和AlPN牺牲层之间能实现面内晶格匹配生长，可降低氮极性面氮化镓器件有源区位错缺陷密度，提高材料结晶质量，同时消除器件高压工作时的逆压电效应，提高器件长时间高压工作的可靠性；二是该牺牲层极易氧化，能简化氮化镓材料剥离工艺，获得光滑平整的剥离界面，避免常规SiO2牺牲层采用湿法腐蚀引起的剥离界面粗糙问题。

[0047] 5、本发明中器件制备工艺简单，刻蚀工艺控制难度低，工艺重复性和一致性高，器件剥离完整，可避免剥离后器件性能衰减。

附图说明

[0048] 图1是传统氮极性面氮化镓高电子迁移率晶体管的结构图；

[0049] 图2是本发明氮极性面氮化镓高电子迁移率晶体管的结构图；

[0050] 图3是本发明氮极性面氮化镓高电子迁移率晶体管制作的流程示意图。

具体实施方式

[0051] 参照图2，本发明氮极性面氮化镓高电子迁移率晶体管，包括金刚石衬底1、键合层2、支撑层3、势垒层4、插入层5、沟道层6、绝缘栅介质层7和栅电极，其中：

[0052] 所述沟道层6两侧均为欧姆接触区，其上分别设置源电极和漏电极；

[0053] 所述的键合层2，采用SiN、Si、BN中的任意一种，其厚度为10nm‑50nm；

[0054] 所述支撑层3，采用GaN，其厚度为4μm‑10μm；

[0055] 所述绝缘栅介质层7，采用Al2O3或HfO2介质层，其厚度为3nm‑20nm；

[0056] 所述的势垒层4，采用AlGaN、InAlN、ScAlN、BAlN这些氮化物中的任意一种，厚度为3nm‑30nm；

[0057] 所述的插入层5，采用AlN，其厚度为1nm‑2nm；

[0058] 所述的沟道层6，采用GaN，其厚度为10nm‑30nm。

[0059] 参照图3，本发明氮极性面氮化镓高电子迁移率晶体管及其制作方法给出如下三种实施例。

[0060] 实施例一，制作采用SiN键合层、AlGaN势垒层的金刚石基氮极性面氮化镓高电子迁移率晶体管。

[0061] 步骤一，选用蓝宝石外延片，作为辅助外延衬底，如图3(a)。

[0062] 步骤二，淀积AlN成核层，如图3(b)。

[0063] 使用金属有机物化学气相淀积技术在蓝宝石衬底上，淀积厚度为140nm的AlN成核层。

[0064] 淀积AlN成核层采用的工艺条件为：温度为1100℃，压强为40Torr，氨气流量为2000sccm，铝源流量为20sccm，氢气流量为3000sccm。

[0065] 步骤三，淀积GaN缓冲层，如图3(c)。

[0066] 使用金属有机物化学气相淀积技术在AlN成核层上淀积厚度为3000nm的GaN缓冲层。

[0067] 淀积GaN缓冲层采用的工艺条件是：温度为1100℃，压强为40Torr，氨气流量为2000sccm，镓源流量为100sccm，氢气流量为3000sccm。

[0068] 步骤四，淀积AlPN牺牲层，如图3(d)。

[0069] 使用金属有机物化学气相淀积技术在GaN缓冲层上淀积厚度为10nm的AlP0.05N0.95牺牲层。

[0070] 淀积AlPN牺牲层采用的工艺条件为是：温度为1100℃，压强为300Torr，氨气流量为2000sccm，铝源流量为20sccm，磷源流量为10μmol/min，氢气流量为3000sccm，其中磷源采用叔膦R‑3P。

[0071] 步骤五，淀积GaN沟道层，如图3(e)。

[0072] 使用金属有机物化学气相淀积技术在AlP0.05N0.95牺牲层上淀积厚度为30nm的GaN沟道层。

[0073] 淀积GaN沟道层采用的工艺条件是：温度为1100℃，压强为40Torr，氨气流量为2000sccm，镓源流量为90sccm，氢气流量为3000sccm。

[0074] 步骤六，淀积AlN插入层，如图3(f)。

[0075] 使用金属有机物化学气相淀积技术在GaN沟道层上淀积厚度为1nm的AlN插入层。

[0076] 淀积AlN插入层采用的工艺条件是：温度为1100℃，压强为40Torr，铝源流量为10sccm，氨气流量为2000sccm，氢气流量为3000sccm。

[0077] 步骤七，淀积AlGaN势垒层，如图3(g)。

[0078] 使用金属有机物化学气相淀积技术在AlN插入层上淀积厚度为30nm的Al0.25Ga0.75N势垒层。

[0079] 淀积Al0.25Ga0.75N势垒层采用的工艺条件是：温度为1100℃，压强为40Torr，氨气流量为2000sccm，铝源流量为20sccm，镓源流量为100sccm，氢气流量为3000sccm。

[0080] 步骤八，淀积GaN支撑层，如图3(h)。

[0081] 使用金属有机物化学气相淀积技术在Al0.25Ga0.75N势垒层上淀积厚度为4μm的GaN支撑层。

[0082] 淀积GaN支撑层采用的工艺条件是：温度为1100℃，压强为40Torr，氨气流量为2000sccm，镓源流量为90sccm，氢气流量为3000sccm。

[0083] 步骤九，淀积SiN键合层，如图3(i)。

[0084] 使用等离子体增强型化学气相淀积技术在GaN支撑层上淀积厚度为10nm的SiN键合层。

[0085] 步骤十，采用晶圆键合技术将具有高热导率的金刚石衬底键合到键合层的上表面，如图3(j)。

[0086] 步骤十一，干法刻蚀，形成牺牲层刻蚀通道，如图3(k)。

[0087] 在金刚石衬底和键合层上覆盖光刻胶，并在光刻胶上制作光刻图形，再使用RIE干法刻蚀技术依次去除金刚石衬底周围的SiN键合层、GaN支撑层、Al0.25Ga0.75N势垒层、AlN插入层和GaN沟道层，形成牺牲层刻蚀通道。

[0088] 干法刻蚀采用的工艺条件是：Cl2流量为15sccm，反应室压强为11mTorr，电极功率为180W。

[0089] 步骤十二，在牺牲层刻蚀通道内通入氧气，干法刻蚀AlPN牺牲层，如图3(l)。

[0090] 步骤十三，制作源电极和漏电极，如图3(m)。

[0091] 采用光刻工艺在剥离后的沟道层下表面设定源电极和漏电极欧姆接触区域，并采用电子束蒸发工艺，在左、右欧姆接触区域上淀积厚度为0.02μm/0.05μm/0.04μm/0.04μm的Ti/Al/Ni/Au金属组合；再在温度为830℃的氮气气氛进行快速热退火30s，形成源电极和漏电极。

[0092] 电子束蒸发采用的工艺条件是：真空度小于1.4×10‑3Pa，功率为400W，蒸发速率为[0093] 步骤十四，淀积Al2O3绝缘栅介质层，如图3(n)。

[0094] 使用原子层淀积工艺在GaN沟道层上淀积厚度为20nm的Al2O3绝缘栅介质层。

[0095] 步骤十五，制作栅电极，如图3(o)。

[0096] 在Al2O3绝缘栅介质层上制作掩膜，使用电子束蒸发工艺在Al2O3绝缘栅介质层上淀积金属，制作栅极，其中所淀积的金属为Ni/Au金属组合，金属厚度为0.02μm/0.3μm。

[0097] 电子束蒸发采用的工艺条件是：真空度小于1.4×10‑3Pa，功率为400W，蒸发速率为[0098] 实施例二，制作采用Si键合层、InAlN势垒层的金刚石基氮极性面氮化镓高电子迁移率晶体管。

[0099] 步骤1，选用碳化硅外延片，作为辅助外延衬底，如图3(a)。

[0100] 步骤2，使用金属有机物化学气相淀积技术淀积AlN成核层，如图3(b)。

[0101] 使用金属有机物化学气相淀积技术，在温度为1200℃，压强为40Torr，氨气流量为2000sccm，铝源流量为20sccm，氢气流量为3000sccm的工艺条件下，在外延片碳化硅上淀积厚度为100nm的AlN成核层。

[0102] 步骤3，使用金属有机物化学气相淀积技术淀积GaN缓冲层，如图3(c)。

[0103] 使用金属有机物化学气相淀积技术，在温度为1200℃，压强为40Torr，氨气流量为2000sccm，镓源流量为120sccm，氢气流量为3000sccm的工艺条件下，在AlN成核层上淀积厚度为2000nm的GaN缓冲层。

[0104] 步骤4，使用金属有机物化学气相淀积技术淀积AlPN牺牲层，如图3(d)。

[0105] 使用金属有机物化学气相淀积技术，在温度为1200℃，压强为400Torr，氨气流量为2000sccm，铝源流量为20sccm，磷源流量为20μmol/min，氢气流量为3000sccm，其中磷源采用叔膦R‑3P的工艺条件下，在GaN缓冲层上淀积厚度为50nm的AlP0.11N0.89牺牲层。

[0106] 步骤5，使用金属有机物化学气相淀积技术淀积GaN沟道层，如图3(e)。

[0107] 使用金属有机物化学气相淀积技术，在温度为1200℃，压强为40Torr，氨气流量为2000sccm，镓源流量为100sccm，氮气流量为3000sccm的工艺条件下，在AlP0.11N0.89牺牲层上淀积厚度为20nm的GaN沟道层。

[0108] 步骤6，使用金属有机物化学气相淀积技术淀积AlN插入层，如图3(f)。

[0109] 使用金属有机物化学气相淀积技术，在温度为1200℃，压强为40Torr，铝源流量为8sccm，氨气流量为2000sccm，氢气流量为3000sccm的工艺条件下，在GaN沟道层上淀积厚度为1.5nm的AlN插入层。

[0110] 步骤7，使用金属有机物化学气相淀积技术淀积In0.17Al0.83N势垒层，如图3(g)。

[0111] 使用金属有机物化学气相淀积技术，在温度为700℃，压强为200Torr，铝源流量为10sccm，铟源流量为50sccm，氨气流量为2000sccm，氮气流量为3000sccm的工艺条件下，在AlN插入层上淀积15nm的In0.17Al0.83N势垒层。

[0112] 步骤8，使用金属有机物化学气相淀积技术淀积GaN支撑层，如图3(h)。

[0113] 使用金属有机物化学气相淀积技术，在温度为1200℃，压强为40Torr，氨气流量为2000sccm，镓源流量为100sccm，氢气流量为3000sccm的工艺条件下，在In0.17Al0.83N势垒层上淀积厚度为10μm的GaN支撑层。

[0114] 步骤9，制作Si键合层，如图3(i)。

[0115] 使用原子层淀积技术在GaN支撑层上淀积厚度为50nm的Si键合层。

[0116] 步骤10，采用晶圆键合技术将具有高热导率的金刚石衬底键合到键合层的上表面，如图3(j)。

[0117] 步骤11，干法刻蚀，形成牺牲层刻蚀通道，如图3(k)。

[0118] 在金刚石衬底和键合层上覆盖光刻胶，再在光刻胶上制作光刻图形，使用RIE干法刻蚀技术，在Cl2流量为15sccm，反应室压强为11mTorr，电极功率为180W的工艺条件下，依次去除金刚石衬底周围的Si键合层、GaN支撑层、In0.17Al0.83N势垒层、AlN插入层和GaN沟道层，形成牺牲层刻蚀通道。

[0119] 步骤12，在牺牲层刻蚀通道内通入氧气，干法刻蚀AlPN牺牲层，如图3(l)。

[0120] 步骤13，制作源漏电极，如图3(m)

[0121] 采用光刻工艺在剥离后的沟道层下表面定义源电极和漏电极欧姆接触区域，并采‑3用电子束蒸发工艺，在真空度小于1.4×10 Pa，功率为600W，蒸发速率为 的工艺条件下，在左、右欧姆接触区域上淀积厚度为0.05μm/0.12μm/0.08μm/0.08μm的Ti/Al/Ni/Au金属组合；再在温度为830℃的氮气气氛进行快速热退火30s，形成源电极和漏电极。

[0122] 步骤14，制作HfO2绝缘栅介质层，如图3(n)

[0123] 使用原子层淀积工艺，在GaN厚道层上淀积厚度为10nm的HfO2绝缘栅介质层。

[0124] 步骤15，制作栅电极，如图3(o)

[0125] 在HfO2绝缘栅介质层上制作掩膜，使用电子束蒸发技术，在真空度小于1.4×10‑3
Pa，功率为600W，蒸发速率为 的工艺条件下，在HfO2绝缘栅介质层上淀积金属，制作栅极，其中所淀积的金属为Ni/Au金属组合，金属厚度为0.04μm/0.5μm。

[0126] 实施例三，制作采用SiN键合层、ScAlN势垒层的金刚石基氮极性面氮化镓高电子迁移率晶体管。

[0127] 步骤A，选用硅外延片，作为辅助外延衬底，如图3(a)。

[0128] 步骤B，淀积AlN成核层，如图3(b)。

[0129] 使用金属有机物化学气相淀积技术，设置温度为1150℃，压强为40Torr，氨气流量为2000sccm，铝源流量为20sccm，镓源流量为90sccm，氢气流量为3000sccm的工艺条件，在硅外延片上淀积厚度为200nm的基于AlN、AlGaN、AlN/AlGaN超晶格的复合成核层。

[0130] 步骤C，淀积GaN缓冲层，如图3(c)。

[0131] 使用金属有机物化学气相淀积技术，设置温度为1150℃，压强为40Torr，氨气流量为2000sccm，镓源流量为90sccm，氢气流量为3000sccm的工艺条件，在复合成核层上淀积厚度为5000nm的GaN缓冲层。

[0132] 步骤D，淀积AlPN牺牲层，如图3(d)。

[0133] 使用金属有机物化学气相淀积技术，设置温度为1150℃，压强为500Torr，氨气流量为2000sccm，铝源流量为20sccm，磷源流量为30μmol/min，氢气流量为3000sccm，其中磷源采用叔膦R‑3P的工艺条件，在GaN缓冲层上，淀积厚度为100nm的AlP0.15N0.85牺牲层。

[0134] 步骤E，淀积GaN沟道层，如图3(e)。

[0135] 使用金属有机物化学气相淀积技术，设置温度为1150℃，压强为40Torr，氨气流量为2000sccm，镓源流量为95sccm，氢气流量为3000sccm的工艺条件，在AlP0.15N0.85牺牲层上淀积厚度为10nm的GaN沟道层。

[0136] 步骤F，淀积AlN插入层，如图3(f)。

[0137] 使用金属有机物化学气相淀积技术，设置温度为1150℃，压强为40Torr，铝源流量为6sccm，氨气流量为2000sccm，氢气流量为3000sccm的工艺条件下，在GaN沟道层上淀积厚度为2nm的AlN插入层。

[0138] 步骤G，淀积ScAlN势垒层，如图3(g)。

[0139] 使用金属有机物化学气相淀积技术，设置温度为900℃，压强为100Torr，氨气流量为2000sccm，铝源流量为10sccm，钪源流量为20sccm，氢气流量为3000sccm的工艺条件下，在AlN插入层上淀积厚度为3nm的Sc0.18Al0.82N势垒层。

[0140] 步骤H，淀积GaN支撑层，如图3(h)。

[0141] 使用金属有机物化学气相淀积技术，设置温度为1150℃，压强为40Torr，氨气流量为2000sccm，镓源流量为95sccm，氢气流量为3000sccm的工艺条件，在Sc0.18Al0.82N势垒层上淀积厚度为7μm的GaN支撑层。

[0142] 步骤I，淀积SiN键合层，如图3(i)。

[0143] 使用等离子体增强型化学气相淀积技术在GaN支撑层上淀积厚度为30nm的SiN键合层。

[0144] 步骤J，采用晶圆键合技术将具有高热导率的金刚石衬底键合到键合层的上表面，如图3(j)。

[0145] 步骤K，干法刻蚀，形成牺牲层刻蚀通道，如图3(k)。

[0146] 在金刚石衬底和键合层上覆盖光刻胶，在光刻胶上制作光刻图形，再使用RIE干法刻蚀技术，设置Cl2流量为15sccm，反应室压强为11mTorr，电极功率为180W的工艺条件，依次去除金刚石衬底周围的SiN键合层、GaN支撑层、Sc0.18Al0.82N势垒层、AlN插入层和GaN沟道层，形成牺牲层刻蚀通道。

[0147] 步骤L，在牺牲层刻蚀通道内通入氧气，干法刻蚀AlPN牺牲层，如图3(l)。

[0148] 步骤M，制作源漏电极，如图3(m)。

[0149] 采用光刻工艺在剥离后的沟道层下表面定义源电极和漏电极欧姆接触区域，并采‑3用电子束蒸发工艺，设置真空度小于1.4×10 Pa，功率为500W，蒸发速率为 的工艺条件，在左、右欧姆接触区域上淀积厚度为0.02μm/0.2μm/0.05μm/0.05μm的Ti/Al/Ni/Au金属组合；再在温度为830℃的氮气气氛进行快速热退火30s，形成源电极和漏电极。

[0150] 步骤N，淀积Al2O3绝缘栅介质层，如图3(n)。

[0151] 使用原子层淀积工艺在GaN沟道层上淀积厚度为3nm的Al2O3绝缘栅介质层。

[0152] 步骤O，制作漏电极，如图3(o)。

[0153] 在Al2O3绝缘栅介质层上制作掩膜，使用电子束蒸发技术在Al2O3绝缘栅介质层上淀积金属，制作栅极，其中所淀积的金属为Ni/Au金属组合，金属厚度为0.03μm/0.4μm。淀积‑3金属采用的工艺条件为：真空度小于1.4×10 Pa，功率为500W，蒸发速率为[0154] 以上描述仅是本发明的三个具体事例，并未构成对本发明的任何限制，显然对于本领域的专业人员来说，在了解了本发明的内容和原理后，都可能在不背离本发明原理、结构的情况下，例如键合层除本实例中的SiN和Si以外还可使用BN，势垒层除本实例中的AlGaN、InAlN和ScAlN以外，还可使用InAlGaN、YAlN、BAlN和AlN，但是这些形式和细节的各种修改和改变，仍在本发明的权利要求范围之内。