本發(fā)明屬于微電子技術(shù)領(lǐng)域，涉及半導(dǎo)體器件，特別是源階梯場板垂直型功率晶體管，可用于電力電子系統(tǒng)。

技術(shù)背景

功率半導(dǎo)體器件是電力電子技術(shù)的核心元件，隨著能源和環(huán)境問題的日益突出，研發(fā)新型高性能、低損耗功率器件就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。而在功率器件研究中，高速、高壓與低導(dǎo)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。隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)第一代si半導(dǎo)體和第二代gaas半導(dǎo)體功率器件性能已接近其材料本身決定的理論極限。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(dǎo)通電阻、提高擊穿電壓、降低整機體積、提高整機效率，以gan為代表的寬禁帶半導(dǎo)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(xué)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(yīng)用潛力巨大。特別是采用gan基異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)的橫向高電子遷移率晶體管，即橫向gan基高電子遷移率晶體管hemt器件，更是因其低導(dǎo)通電阻、高擊穿電壓、高工作頻率等特性，成為了國內(nèi)外研究和應(yīng)用的熱點、焦點。

然而，在橫向gan基hemt器件中，為了獲得更高的擊穿電壓，需要增加?xùn)怕╅g距，這會增大器件尺寸和導(dǎo)通電阻，減小單位芯片面積上的有效電流密度和芯片性能，從而導(dǎo)致芯片面積和研制成本的增加。此外，在橫向gan基hemt器件中，由高電場和表面態(tài)所引起的電流崩塌問題較為嚴重，盡管當(dāng)前已有眾多抑制措施，但電流崩塌問題依然沒有得到徹底解決。為了解決上述問題，研究者們提出了垂直型gan基電流孔徑異質(zhì)結(jié)場效應(yīng)器件，也是一種gan基垂直型功率晶體管，參見algan/gancurrentapertureverticalelectrontransistors,ieeedeviceresearchconference,pp.31-32,2002。gan基電流孔徑異質(zhì)結(jié)場效應(yīng)器件可通過增加漂移層厚度提高擊穿電壓，避免了犧牲器件尺寸和導(dǎo)通電阻的問題，因此可以實現(xiàn)高功率密度芯片。而且在gan基電流孔徑異質(zhì)結(jié)場效應(yīng)器件中，高電場區(qū)域位于半導(dǎo)體材料體內(nèi)，這可以徹底地消除電流崩塌問題。2004年，ilanben-yaacov等人利用刻蝕后mocvd再生長溝道技術(shù)研制出algan/gan電流孔徑異質(zhì)結(jié)場效應(yīng)器件，該器件未采用鈍化層，最大輸出電流為750ma/mm，跨導(dǎo)為120ms/mm，兩端柵擊穿電壓為65v，且電流崩塌效應(yīng)得到顯著抑制，參見algan/gancurrentapertureverticalelectrontransistorswithregrownchannels,journalofappliedphysics,vol.95,no.4,pp.2073-2078,2004。2012年，srabantichowdhury等人利用mg離子注入電流阻擋層結(jié)合等離子輔助mbe再生長algan/gan異質(zhì)結(jié)的技術(shù)，研制出基于gan襯底的電流孔徑異質(zhì)結(jié)場效應(yīng)器件，該器件采用3μm漂移層，最大輸出電流為4ka·cm^-2，導(dǎo)通電阻為2.2mω·cm²，擊穿電壓為250v，且抑制電流崩塌效果好，參見cavetonbulkgansubstratesachievedwithmbe-regrownalgan/ganlayerstosuppressdispersion,ieeeelectrondeviceletters,vol.33,no.1,pp.41-43,2012。同年，由masahirosugimoto等人提出的一種增強型gan基電流孔徑異質(zhì)結(jié)場效應(yīng)器件獲得授權(quán)，參見transistor,us8188514b2,2012。此外，2014年，huinie等人基于gan襯底研制出一種增強型gan基電流孔徑異質(zhì)結(jié)場效應(yīng)器件，該器件閾值電壓為0.5v，飽和電流大于2.3a，擊穿電壓為1.5kv，導(dǎo)通電阻為2.2mω·cm²，參見1.5-kvand2.2-mω-cm²verticalgantransistorsonbulk-gansubstrates,ieeeelectrondeviceletters,vol.35,no.9,pp.939-941,2014。

傳統(tǒng)gan基電流孔徑異質(zhì)結(jié)場效應(yīng)器件是基于gan基寬禁帶半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)，其包括：襯底1、漂移層2、孔徑層3、左、右兩個對稱的阻擋層4、孔徑5、溝道層6、勢壘層7和鈍化層12；勢壘層7上面的兩側(cè)淀積有源極9，源極9下方通過離子注入形成兩個注入?yún)^(qū)8，源極9之間的勢壘層7上面淀積有柵極10，襯底1下面淀積有漏極11，鈍化層12完全包裹除了漏極底部以外的所有區(qū)域，如圖1所示。

經(jīng)過十多年的理論和實驗研究，研究者們發(fā)現(xiàn)，上述傳統(tǒng)gan基電流孔徑異質(zhì)結(jié)場效應(yīng)器件結(jié)構(gòu)上存在固有缺陷，會導(dǎo)致器件中電場強度分布極不均勻，尤其是在電流阻擋層與孔徑區(qū)域交界面下方附近的半導(dǎo)體材料中存在極高的電場峰值，從而引起器件過早擊穿。這使得實際工藝中很難實現(xiàn)通過增加n型gan漂移層的厚度來持續(xù)提高器件的擊穿電壓。因此，傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)gan基電流孔徑異質(zhì)結(jié)場效應(yīng)器件的擊穿電壓普遍不高。為了獲得更高的器件擊穿電壓，并可以通過增加n型gan漂移層的厚度來持續(xù)提高器件的擊穿電壓，2013年，zhongdali等人利用數(shù)值仿真技術(shù)研究了一種基于超結(jié)的增強型gan基電流孔徑異質(zhì)結(jié)場效應(yīng)器件，研究結(jié)果表明超結(jié)結(jié)構(gòu)可以有效調(diào)制器件內(nèi)部的電場分布，使處于關(guān)態(tài)時器件內(nèi)部各處電場強度趨于均勻分布，因此器件擊穿電壓可達5～20kv，且采用3μm半柱寬時擊穿電壓為12.4kv，而導(dǎo)通電阻僅為4.2mω·cm²，參見designandsimulationof5-20-kvganenhancement-modeverticalsuperjunctionhemt,ieeetransactionsonelectrondecices,vol.60,no.10,pp.3230-3237,2013。采用超結(jié)的gan基電流孔徑異質(zhì)結(jié)場效應(yīng)器件從理論上可以獲得高擊穿電壓，且可實現(xiàn)擊穿電壓隨n型gan漂移層厚度的增加而持續(xù)提高，是目前國內(nèi)外已報道文獻中擊穿電壓最高的一種非常有效的大功率器件結(jié)構(gòu)。然而，超結(jié)結(jié)構(gòu)的制造工藝難度非常大，尤其是厚n型gan漂移層情況下，幾乎無法實現(xiàn)高性能超結(jié)結(jié)構(gòu)的制作。此外，在采用超結(jié)結(jié)構(gòu)的gan基電流孔徑異質(zhì)結(jié)場效應(yīng)器件中，當(dāng)器件導(dǎo)通時超結(jié)附近會產(chǎn)生額外的導(dǎo)通電阻，且該導(dǎo)通電阻會隨著漂移層厚度的增加而不斷增加，因此雖然器件的擊穿電壓隨著漂移層厚度的增加而提高，但是器件的導(dǎo)通電阻也會相應(yīng)的增加，器件中擊穿電壓與導(dǎo)通電阻之間的矛盾并沒有徹底解決。因此，探索和研發(fā)制造工藝簡單、擊穿電壓高、導(dǎo)通電阻小的新型gan基電流孔徑異質(zhì)結(jié)場效應(yīng)器件，非常必要、迫切，具有重要的現(xiàn)實意義。

場板結(jié)構(gòu)已成為橫向gan基hemt器件中用于提高器件擊穿電壓和可靠性的一種成熟、有效的場終端技術(shù)，且該技術(shù)可以實現(xiàn)器件擊穿電壓隨場板的長度和結(jié)構(gòu)變化而持續(xù)增加。近年來，通過利用場板結(jié)構(gòu)已使橫向gan基hemt器件的性能取得了突飛猛進的提升，參見highbreakdownvoltagealgan–ganpower-hemtdesignandhighcurrentdensityswitchingbehavior,ieeetransactionsonelectrondevices,vol.50,no.12,pp.2528-2531,2003,和highbreakdownvoltagealgan–ganhemtsachievedbymultiplefieldplates,ieeeelectrondeviceletters,vol.25,no.4,pp.161-163,2004，以及highbreakdownvoltageachievedonalgan/ganhemtswithintegratedslantfieldplates,ieeeelectrondeviceletters,vol.27,no.9,pp.713-715,2006。因此，將場板結(jié)構(gòu)引入gan基電流孔徑異質(zhì)結(jié)場效應(yīng)器件中，以提高器件的擊穿電壓，具有非常重要的優(yōu)勢。然而，截至目前國內(nèi)外仍然沒有將場板結(jié)構(gòu)成功應(yīng)用于gan基電流孔徑異質(zhì)結(jié)場效應(yīng)器件中的先例，這主要是由于gan基電流孔徑異質(zhì)結(jié)場效應(yīng)器件結(jié)構(gòu)上的固有缺陷，會導(dǎo)致器件漂移層中最強電場峰位于電流阻擋層與孔徑層交界面下方附近，該電場峰遠離漂移層兩側(cè)表面，因此場板結(jié)構(gòu)幾乎無法發(fā)揮有效調(diào)制器件中電場分布的作用，即使在gan基電流孔徑異質(zhì)結(jié)場效應(yīng)器件中采用了場板結(jié)構(gòu)，器件性能也幾乎沒有任何提高。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于針對上述已有技術(shù)的不足，提供一種源階梯場板垂直型功率晶體管，以減小器件的制作難度，提高器件的擊穿電壓，并實現(xiàn)擊穿電壓的可持續(xù)增加，緩解器件擊穿電壓與導(dǎo)通電阻之間的矛盾，改善器件的擊穿特性和可靠性。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的：

一、器件結(jié)構(gòu)

一種源階梯場板垂直型功率晶體管，包括:襯底1、漂移層2、孔徑層3、兩個對稱的阻擋層4、溝道層6、勢壘層7和鈍化層12，勢壘層7上的兩側(cè)淀積有兩個源極9，兩個源極9下方通過離子注入形成兩個注入?yún)^(qū)8，源極9之間的勢壘層7上面淀積有柵極10，襯底1下面淀積有漏極11，鈍化層12完全包裹在除漏極11底部以外的所有區(qū)域，兩個對稱的阻擋層4之間形成孔徑5，其特征在于：

所述兩個阻擋層4，采用由第一阻擋層41、第二阻擋層42和第三阻擋層43構(gòu)成的三級臺階結(jié)構(gòu)，且第一阻擋層41位于第二阻擋層42的外側(cè)，第三阻擋層43位于第二阻擋層42的內(nèi)側(cè)；

所述鈍化層12，采用階梯結(jié)構(gòu)，即在鈍化層的兩邊刻有整數(shù)個階梯，所有階梯上淀積有金屬，形成對稱的兩個整體階梯場板13，該階梯場板13與源極9電氣連接，形成階梯源場板。

二、制作方法

本發(fā)明制作源階梯場板垂直型功率晶體管的方法，包括如下過程：

a.在襯底1上外延n^-型gan半導(dǎo)體材料，形成摻雜濃度為1×10¹⁵～1×10¹⁸cm^-3的漂移層2；

b.在漂移層2上外延n型gan半導(dǎo)體材料，形成厚度h為0.5～3μm、摻雜濃度為1×10¹⁵～1×10¹⁸cm^-3的孔徑層3；

c.在孔徑層3上第一次制作掩模，利用該掩模在孔徑層內(nèi)的兩側(cè)位置注入劑量為1×10¹⁵～1×10¹⁶cm^-2的p型雜質(zhì)，制作厚度a與孔徑層厚度h相同，寬度d為0.2～1μm的兩個第一阻擋層41；

d.在孔徑層3和左右第一阻擋層41上第二次制作掩模，利用該掩模在左右第一阻擋層41之間的孔徑層內(nèi)的兩側(cè)注入劑量為1×10¹⁵～1×10¹⁶cm^-2的p型雜質(zhì)，制作厚度b為0.3～1μm，寬度e為0.5～1.4μm的兩個第二阻擋層42；

e.在孔徑層3、左右第一阻擋層41和左右第二阻擋層42上第三次制作掩模，利用該掩模在左右第二阻擋層42之間的孔徑層內(nèi)的兩側(cè)注入劑量為1×10¹⁵～1×10¹⁶cm^-2的p型雜質(zhì)，制作厚度c為0.2～0.5μm，寬度f為0.9～2μm的兩個第三阻擋層43，兩個第一阻擋層41、兩個第二阻擋層42與兩個第三阻擋層43構(gòu)成兩個對稱的三級臺階結(jié)構(gòu)的阻擋層4，左右阻擋層4之間形成孔徑5；

f.在兩個第一阻擋層41、兩個第二阻擋層42、兩個第三阻擋層43和孔徑5上部外延gan半導(dǎo)體材料，形成厚度為0.04～0.2μm的溝道層6；

g.在溝道層6上部外延gan基寬禁帶半導(dǎo)體材料，形成厚度為5～50nm的勢壘層7；

h.在勢壘層7上部第四次制作掩模，利用該掩模在勢壘層內(nèi)兩側(cè)注入劑量為1×10¹⁵～1×10¹⁶cm^-2的n型雜質(zhì)，以制作注入?yún)^(qū)8，其中，兩個注入?yún)^(qū)的深度均大于勢壘層厚度，且小于溝道層6與勢壘層兩者的總厚度；

i.在兩個注入?yún)^(qū)8上部和勢壘層7上部第五次制作掩模，利用該掩模在兩個注入?yún)^(qū)上部淀積金屬，以制作源極9；

j.在源極9上部和勢壘層7上部第六次制作掩模，利用該掩模在勢壘層上淀積金屬，以制作柵極10，該柵極10與兩個阻擋層4之間均存在水平方向上的交疊，交疊長度均大于0μm；；

k.在襯底1的背面上淀積金屬，以制作漏極11；

l.在除了漏極11底部以外的其他所有區(qū)域淀積絕緣介質(zhì)材料，形成包裹的鈍化層(12)；

m.在鈍化層12上部第七次制作掩模，利用該掩模在鈍化層12的左右兩側(cè)進行刻蝕，形成第1個平臺；

n.制作第1階梯至第m階梯，過程如下：

n1)在鈍化層12上部制作一次掩模，利用本次掩模在第1個平臺內(nèi)進行刻蝕，形成第1階梯，并得到第2個平臺，第1階梯的寬度為s1；

n2)在鈍化層12上部制作一次掩模，利用本次掩模在第2個平臺內(nèi)進行刻蝕，形成第2階梯，并得到第3個平臺，第2階梯的寬度為s2；

以此類推，直至形成第m階梯和第m+1個平臺，第m階梯的寬度為sm，m根據(jù)器件實際使用要求確定，其值為大于等于1的整數(shù)；

o.在帶有m個階梯的鈍化層12上制作掩模，利用該掩模在左右兩邊的第1階梯至第m階梯上淀積連續(xù)的金屬，形成左右對稱的兩個階梯場板13，并將該兩側(cè)的階梯場板與源極電氣連接，完成整個器件的制作，其中，階梯場板上邊界所在高度高于第一阻擋層41下邊界所在高度，且漂移層與階梯場板13最小水平間距為t，t近似滿足關(guān)系且e+f<3.5a，t<si，其中，a為第一阻擋層41的厚度，e為第二阻擋層42的寬度，f為第三阻擋層43的寬度，si為各級階梯的寬度，i為整數(shù)且m≥i≥1。

本發(fā)明器件與傳統(tǒng)gan基電流孔徑異質(zhì)結(jié)場效應(yīng)器件比較，具有以下優(yōu)點：

a.實現(xiàn)擊穿電壓持續(xù)增加。

本發(fā)明采用三級臺階形式的阻擋層，使器件內(nèi)部的第一阻擋層、第二阻擋層、第三阻擋層與孔徑層交界面下方附近均會產(chǎn)生一個電場峰，且第一阻擋層對應(yīng)的電場峰值大于第二阻擋層對應(yīng)的電場峰值和第三阻擋層對應(yīng)的電場峰值；由于第一阻擋層的電場峰非常接近漂移層兩側(cè)表面，便可以利用階梯場板有效減弱漂移層兩側(cè)表面附近第一阻擋層對應(yīng)的電場峰，并可以在階梯場板的每個階梯處漂移層兩側(cè)表面附近形成新的電場峰，且該電場峰數(shù)目與階梯場板的階梯數(shù)相等；

通過調(diào)整階梯場板與漂移層之間鈍化層的厚度、電流阻擋層的尺寸和摻雜、階梯的寬度和高度，可以使得電流阻擋層與孔徑層交界面下方附近的電場峰值與階梯場板對應(yīng)的漂移層內(nèi)各電場峰值相等，且小于gan基寬禁帶半導(dǎo)體材料的擊穿電場，從而提高了器件的擊穿電壓，且通過增加階梯場板的階梯數(shù)目可實現(xiàn)擊穿電壓的持續(xù)增加。

b.在提高器件擊穿電壓的同時，器件導(dǎo)通電阻幾乎恒定。

本發(fā)明通過在器件兩側(cè)采用階梯場板的方法來提高器件擊穿電壓，由于場板不會影響器件導(dǎo)通電阻，當(dāng)器件導(dǎo)通時，在器件內(nèi)部漂移層只存在由電流阻擋層所產(chǎn)生的耗盡區(qū)，即高阻區(qū)，并未引入其它耗盡區(qū)，因此，隨著階梯場板階梯數(shù)目增加，器件的擊穿電壓持續(xù)增加，而導(dǎo)通電阻幾乎保持恒定。

c.工藝簡單，易于實現(xiàn)，提高了成品率。

本發(fā)明器件結(jié)構(gòu)中，階梯場板的制作是通過在漂移層兩側(cè)的鈍化層中刻蝕階梯并淀積金屬而實現(xiàn)的，其工藝簡單，且不會對器件中半導(dǎo)體材料產(chǎn)生損傷，避免了采用超結(jié)的gan基電流孔徑異質(zhì)結(jié)場效應(yīng)器件結(jié)構(gòu)所帶來的工藝復(fù)雜化問題，大大提高了器件的成品率。

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。

附圖說明

圖1是傳統(tǒng)gan基電流孔徑異質(zhì)結(jié)場效應(yīng)器件的結(jié)構(gòu)圖；

圖2是本發(fā)明源階梯場板垂直型功率晶體管的結(jié)構(gòu)圖；

圖3是本發(fā)明制作源階梯場板垂直型功率晶體管的流程圖；

圖4是本發(fā)明制作第1階梯至第m階梯的流程圖；

圖5是對傳統(tǒng)器件和本發(fā)明器件仿真所得沿器件右側(cè)電流阻擋層左邊緣的縱向電場分布；

圖6是對傳統(tǒng)器件和本發(fā)明器件仿真所得沿器件漂移層右側(cè)邊緣的縱向電場分布圖。

具體實施方式

參照圖2，本發(fā)明源階梯場板垂直型功率晶體管是基于gan基寬禁帶半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)，其包括：襯底1、漂移層2、孔徑層3、左右兩個對稱的阻擋層4、孔徑5、溝道層6、勢壘層7和鈍化層12，該勢壘層7上面兩側(cè)淀積有源極9，兩個源極9下方有通過離子注入形成的兩個注入?yún)^(qū)8，兩個源極9之間的勢壘層上淀積有柵極10，襯底1下面淀積有漏極11，鈍化層12完全包裹除了漏極底部以外的所有區(qū)域。其中：

所述漂移層2，位于襯底1上部，其厚度為3～100μm、摻雜濃度為1×10¹⁵～1×10¹⁸cm^-3；

所述孔徑層3，位于漂移層2上部，其厚度h為0.5～3μm、摻雜濃度為1×10¹⁵～1×10¹⁸cm^-3；在孔徑層3內(nèi)的兩側(cè)位置注入劑量為1×10¹⁵～1×10¹⁶cm^-2的p型雜質(zhì)，形成第一阻擋層41；在左、右第一阻擋層41之間的孔徑層內(nèi)的兩側(cè)位置注入劑量為1×10¹⁵～1×10¹⁶cm^-2的p型雜質(zhì)，形成第二阻擋層42，在左、右第二阻擋層42之間的孔徑層內(nèi)的兩側(cè)位置注入劑量為1×10¹⁵～1×10¹⁶cm^-2的p型雜質(zhì)，形成第三阻擋層43；

所述阻擋層4，是由第一阻擋層41、第二阻擋層42和第三阻擋層43構(gòu)成的三級臺階結(jié)構(gòu)，第一阻擋層41位于第二阻擋層42外側(cè)，第三阻擋層43位于第二阻擋層42內(nèi)側(cè)，各阻擋層均采用p型摻雜；該第一阻擋層41的厚度a為0.5～3μm，寬度d為0.2～1μm，該第二阻擋層42的厚度b為0.3～1μm，寬度e為0.5～1.4μm，該第三阻擋層43的厚度c為0.2～0.5μm，寬度f為0.9～2μm，且a>b>c，兩個對稱的阻擋層4之間形成孔徑5；

所述溝道層6，位于兩個阻擋層4和孔徑5上部，其厚度為0.04～0.2μm；

所述勢壘層7，位于溝道層6上部，其由若干層相同或不同的gan基寬禁帶半導(dǎo)體材料組成，厚度為5～50nm；

所述柵極10，其與兩個阻擋層4在水平方向上存在交疊，交疊長度均大于0μm；

所述器件兩邊的鈍化層12，其上刻有m個階梯，該m個階梯上淀積有金屬，形成左、右兩個階梯場板13，該階梯場板與源極電氣連接，該鈍化層12中的各級階梯自上而下依次為第1階梯，第2階梯至第m階梯，m為大于零的整數(shù)，根據(jù)使用要求確定，且第1階梯的寬度為s1和高度為l1，第2階梯的寬度為s2和高度為l2，第i階梯的寬度為si和高度為li，第m階梯的寬度為sm和高度為lm，lm＝…＝li＝...＝l2＝l1，l1的范圍為0.5～4μm，寬度si不同，且自上而下依次增大，i為整數(shù)且m≥i≥1；第1階梯上表面距離第一阻擋層下邊界的垂直距離為w，且w＝li；該鈍化層12采用sio2、sin、al2o3、sc2o3、hfo2、tio2中的任意一種或其它絕緣介質(zhì)材料；

所述階梯場板13，其上部與第一阻擋層41下部之間的垂直距離大于0μm，該階梯場板13與漂移層2之間的最小水平間距為t，t近似滿足關(guān)系且e+f<3.5a，t<si，其中，a為第一阻擋層41的厚度，e為第二阻擋層42的寬度，f為第三阻擋層43的寬度，si為各級階梯的寬度，i為整數(shù)且m≥i≥1；各級階梯的高度會隨著t的增加而相應(yīng)的增大。

參照圖3，本發(fā)明制作源階梯場板垂直型功率晶體管的過程，給出如下三種實施例：

實施例一：制作鈍化層為sin，且階梯場板的階梯數(shù)為1的源階梯場板垂直型功率晶體管。

步驟1.在襯底1上外延n^-型gan，形成漂移層2，如圖3a。

采用n⁺型gan做襯底1，使用金屬有機物化學(xué)氣相淀積技術(shù)，在襯底1上外延厚度為100μm、摻雜濃度為1×10¹⁵cm^-3的n^-型gan半導(dǎo)體材料，形成漂移層2，其中：

外延采用的工藝條件為：溫度為950℃，壓強為40torr，氫氣流量為4000sccm，以sih4為摻雜源，氨氣流量為4000sccm，鎵源流量為100μmol/min。

步驟2.在漂移層上外延n型gan，形成孔徑層3，如圖3b。

使用金屬有機物化學(xué)氣相淀積技術(shù)，在漂移層2上外延厚度h為0.5μm、摻雜濃度為1×10¹⁵cm^-3的n型gan半導(dǎo)體材料，形成孔徑層3，其中：

外延采用的工藝條件為：溫度為950℃，壓強為40torr，以sih4為摻雜源，氫氣流量為4000sccm，氨氣流量為4000sccm，鎵源流量為100μmol/min。

步驟3.制作第一阻擋層41，如圖3c。

先在孔徑層3上第一次制作掩模；

再使用離子注入技術(shù)，在孔徑層內(nèi)的兩側(cè)位置注入劑量為1×10¹⁵cm^-2的p型雜質(zhì)mg，制作厚度a為0.5μm，寬度d為0.2μm的兩個第一阻擋層41。

步驟4.制作第二阻擋層42，如圖3d。

先在孔徑層3和兩個第一阻擋層41上第二次制作掩模；

再使用離子注入技術(shù)，在左、右第一阻擋層41之間的孔徑層3內(nèi)兩側(cè)注入劑量為1×10¹⁵cm^-2的p型雜質(zhì)mg，制作厚度b為0.3μm，寬度e為0.5μm的兩個第二阻擋層42。

步驟5.制作第三阻擋層43，如圖3e。

先在孔徑層3、兩個第一阻擋層41和兩個第二阻擋層42上第三次制作掩模；

再使用離子注入技術(shù)，在左、右第二阻擋層42之間的孔徑層3內(nèi)兩側(cè)注入劑量為1×10¹⁵cm^-2的p型雜質(zhì)mg，制作厚度c為0.2μm，寬度f為0.9μm的兩個第三阻擋層43，兩個第一阻擋層、兩個第二阻擋層與兩個第三阻擋層構(gòu)成兩個對稱的三級臺階結(jié)構(gòu)的阻擋層4，左右阻擋層4之間形成孔徑5。

步驟6.外延gan材料制作溝道層6，如圖3f。

使用分子束外延技術(shù)，在兩個第一阻擋層41、兩個第二阻擋層42、兩個第三阻擋層43和孔徑5的上部外延厚度為0.04μm的gan材料，形成溝道層6；

所述分子束外延技術(shù)，其工藝條件為：真空度小于等于1.0×10^-10mbar，射頻功率為400w，反應(yīng)劑采用n2、高純ga源。

步驟7.外延al0.5ga0.5n，制作勢壘層7，如圖3g。

使用分子束外延技術(shù)在溝道層6上外延厚度為5nm的al0.5ga0.5n材料，形成勢壘層7，其中：

分子束外延的工藝條件為：真空度小于等于1.0×10^-10mbar，射頻功率為400w，反應(yīng)劑采用n2、高純ga源、高純al源；

步驟8.制作左、右兩個注入?yún)^(qū)8，如圖3h。

先在勢壘層7上部第四次制作掩模；

再使用離子注入技術(shù)，在勢壘層內(nèi)的兩側(cè)注入劑量為1×10¹⁵cm^-2的n型雜質(zhì)si，形成深度為0.01μm的注入?yún)^(qū)8；

然后，在1200℃溫度下進行快速熱退火。

步驟9.制作源極9，如圖3i。

先在兩個注入?yún)^(qū)8上部和勢壘層7上部第五次制作掩模；

再使用電子束蒸發(fā)技術(shù)，在兩個注入?yún)^(qū)上部淀積ti/au/ni組合金屬，形成源極9，其中：自下而上所淀積金屬ti的厚度為0.02μm、au的厚度為0.3μm、ni的厚度為0.05μm；

電子束蒸發(fā)的工藝條件為：真空度小于1.8×10^-3pa，功率范圍為200～1000w，蒸發(fā)速率小于

步驟10.制作柵極10，如圖3j。

先在源極9上部和勢壘層7上部第六次制作掩模；

再使用電子束蒸發(fā)技術(shù)，在勢壘層7上淀積ni/au/ni組合金屬，形成柵極10，其中：自下而上所淀積金屬ni的厚度為0.02μm、au的厚度為0.2μm、ni的厚度為0.04μm，柵極10與兩個阻擋層4之間在水平方向上的交疊長度為0.4μm；

電子束蒸發(fā)的工藝條件為：真空度小于1.8×10^-3pa，功率范圍為200～1000w，蒸發(fā)速率小于

步驟11.制作漏極11，如圖3k。

使用電子束蒸發(fā)技術(shù)，在整個襯底1背面依次淀積ti、au、ni，形成ti/au/ni組合金屬，完成漏極11的制作，且ti的厚度為0.02μm、au的厚度為0.7μm、ni的厚度為0.05μm；

淀積金屬所采用的工藝條件為：真空度小于1.8×10^-3pa，功率范圍為200～1000w，蒸發(fā)速率小于

步驟12.淀積sin絕緣介質(zhì)材料，形成包裹的鈍化層12，如圖3l。

使用等離子體增強化學(xué)氣相淀積技術(shù)，在除了漏極11底部以外的其他所有區(qū)域淀積sin絕緣介質(zhì)材料，形成包裹的鈍化層12，其中：

淀積鈍化層的工藝條件是：氣體為nh3、n2及sih4，氣體流量分別為2.5sccm、950sccm和250sccm，溫度、射頻功率和壓強分別為300℃、25w和950mtorr。

步驟13.在鈍化層的左、右兩側(cè)刻蝕第1個平臺，如圖3m。

在鈍化層12上部制作第七次掩模，使用反應(yīng)離子刻蝕技術(shù)在鈍化層12左、右兩側(cè)進行刻蝕，形成第1個平臺，其中：

反應(yīng)離子刻蝕的工藝條件為：cf4流量為45sccm，o2流量為5sccm，壓強為15mtorr，功率為250w。

步驟14.制作第1階梯，如圖3n。

參照圖4，本步驟的具體實現(xiàn)如下：

在鈍化層12上部制作一次掩模，使用反應(yīng)離子刻蝕技術(shù)，在鈍化層12左、右兩邊的第1個平臺內(nèi)進行刻蝕，形成第1階梯，并得到第2個平臺，且第1階梯與漂移層2的最小水平間距t為0.49μm，第1階梯寬度s1為0.5μm，第1階梯高度l1為4μm，且第1階梯上表面距離第一阻擋層下邊界的垂直距離w為4μm，其中：

反應(yīng)離子刻蝕的工藝條件為：cf4流量為45sccm，o2流量為5sccm，壓強為15mtorr，功率為250w。

步驟15.制作階梯場板13，如圖3o。

15.1)在帶有1個階梯的鈍化層12上制作掩模；

15.2)使用電子束蒸發(fā)技術(shù)，即在真空度小于1.8×10^-3pa，功率范圍為200～1000w，蒸發(fā)速率小于的工藝條件下，在左、右兩邊的階梯上淀積連續(xù)的金屬au，且所淀積金屬的上邊界所在高度高于第一阻擋層41下邊界所在高度0.3μm，制作左、右對稱的兩個階梯場板13，并將該兩側(cè)的階梯場板與源極電氣連接，完成整個器件的制作。

實施例二：制作鈍化層為sio2，且階梯場板的階梯數(shù)為2的源階梯場板垂直型功率晶體管。

第一步.在襯底1上外延n^-型gan，形成漂移層2，如圖3a。

在溫度為1000℃，壓強為45torr，以sih4為摻雜源，氫氣流量為4400sccm，氨氣流量為4400sccm，鎵源流量為110μmol/min的工藝條件下，采用n⁺型gan做襯底1，使用金屬有機物化學(xué)氣相淀積技術(shù)，在襯底1上外延厚度為10μm、摻雜濃度為5×10¹⁶cm^-3的n^-型gan材料，完成漂移層2的制作。

第二步.在漂移層上外延n型gan，形成孔徑層3，如圖3b。

在溫度為1000℃，壓強為45torr，以sih4為摻雜源，氫氣流量為4400sccm，氨氣流量為4400sccm，鎵源流量為110μmol/min的工藝條件下，使用金屬有機物化學(xué)氣相淀積技術(shù)，在漂移層2上外延厚度為1.5μm、摻雜濃度為5×10¹⁶cm^-3的n型gan材料，完成孔徑層3的制作。

第三步.制作第一阻擋層41，如圖3c。

3.1)在孔徑層3上第一次制作掩模；

3.2)使用離子注入技術(shù)，在孔徑層內(nèi)的兩側(cè)位置注入劑量為5×10¹⁵cm^-2的p型雜質(zhì)mg，制作厚度a為1.5μm，寬度d為0.5μm的兩個第一阻擋層41。

第四步.制作第二阻擋層42，如圖3d。

4.1)在孔徑層3和兩個第一阻擋層41上第二次制作掩模；

4.2)使用離子注入技術(shù)，在左、右第一阻擋層41之間的孔徑層3內(nèi)兩側(cè)注入劑量為5×10¹⁵cm^-2的p型雜質(zhì)mg，形成厚度b為0.5μm，寬度e為0.8μm的兩個第二阻擋層42。

第五步.制作第三阻擋層43，如圖3e。

5.1)在孔徑層3、兩個第一阻擋層41和兩個第二阻擋層42上第三次制作掩模；

5.2)使用離子注入技術(shù)，在左、右第二阻擋層42之間的孔徑層3內(nèi)兩側(cè)注入劑量為5×10¹⁵cm^-2的p型雜質(zhì)mg，形成厚度c為0.3μm，寬度f為1.2μm的兩個第三阻擋層43，兩個第一阻擋層、兩個第二阻擋層與兩個第三阻擋層構(gòu)成兩個對稱的三級臺階結(jié)構(gòu)的阻擋層4，左右阻擋層4之間形成孔徑5。

第六步.外延gan材料，制作溝道層6，如圖3f。

在真空度小于等于1.0×10^-10mbar，射頻功率為400w，反應(yīng)劑采用n2、高純ga源的工藝條件下，使用分子束外延技術(shù)，在第一阻擋層41、第二阻擋層42、第三阻擋層43和孔徑5上部，外延厚度為0.1μm的gan材料，完成溝道層6的制作。

第七步.外延al0.3ga0.7n，制作勢壘層7，如圖3g。

在真空度小于等于1.0×10^-10mbar，射頻功率為400w，反應(yīng)劑采用n2、高純ga源、高純al源的工藝條件下，使用分子束外延技術(shù)，在溝道層6上外延厚度為30nm的al0.3ga0.7n材料，完成勢壘層7的制作。

第八步.制作左、右兩個注入?yún)^(qū)8，如圖3h。

8.1)在勢壘層7上部第四次制作掩模；

8.2)使用離子注入技術(shù)，在勢壘層內(nèi)的兩側(cè)注入劑量為6×10¹⁵cm^-2的n型雜質(zhì)si，制作深度為0.05μm的注入?yún)^(qū)8；然后在1200℃溫度下進行快速熱退火。

第九步.制作源極9，如圖3i。

9.1)在兩個注入?yún)^(qū)8上部和勢壘層7上部，第五次制作掩模；

9.2)在真空度小于1.8×10^-3pa，功率范圍為200～1000w，蒸發(fā)速率小于的工藝條件下，使用電子束蒸發(fā)技術(shù)，在兩側(cè)的注入?yún)^(qū)上部淀積ti/au/ni組合金屬，完成源極9的制作，且自下而上，ti的厚度為0.02μm、au的厚度為0.3μm、ni的厚度為0.05μm。

第十步.制作柵極10，如圖3j。

10.1)在兩個源極9上部與勢壘層7上部第六次制作掩模；

10.2)在真空度小于1.8×10^-3pa，功率范圍為200～1000w，蒸發(fā)速率小于的工藝條件下，使用電子束蒸發(fā)技術(shù)，在勢壘層7上淀積ni/au/ni組合金屬，完成柵極10的制作，且自下而上，ni的厚度為0.02μm、au的厚度為0.2μm、ni的厚度為0.04μm，柵極10與兩個阻擋層4之間在水平方向上的交疊長度為0.55μm。

第十一步.制作漏極11，如圖3k。

在真空度小于1.8×10^-3pa，功率范圍為200～1000w，蒸發(fā)速率小于的工藝條件下，使用電子束蒸發(fā)技術(shù)，在整個襯底1背面依次淀積ti、au、ni，形成ti/au/ni組合金屬，完成漏極11的制作，且ti的厚度為0.02μm、au的厚度為0.7μm、ni的厚度為0.05μm。

第十二步.淀積sio2絕緣介質(zhì)材料，形成包裹的鈍化層12，如圖3l。

在n2o流量為850sccm，sih4流量為200sccm，溫度為250℃，射頻功率為25w，壓力為1100mtorr的工藝條件下，使用等離子體增強化學(xué)氣相淀積技術(shù)，淀積sio2絕緣介質(zhì)材料，以包裹除了漏極11底部的其他所有區(qū)域，完成鈍化層12的制作。

第十三步.在鈍化層內(nèi)的左、右兩側(cè)刻蝕制作第1個平臺，如圖3m。

13.1)在鈍化層12上部第七次制作掩模；

13.2)在cf4流量為20sccm，o2流量為2sccm，壓強為20mt，偏置電壓為100v的工藝條件下，使用反應(yīng)離子刻蝕技術(shù)，在鈍化層左、右兩側(cè)進行刻蝕，完成第1個平臺的制作。

第十四步.制作第1階梯至第2階梯，如圖3n。

參照圖4，本步驟的具體實現(xiàn)如下：

14.1)在鈍化層12上部制作一次掩模，使用反應(yīng)離子刻蝕技術(shù)，在鈍化層12左、右兩邊的第1個平臺內(nèi)進行刻蝕，形成第1階梯，并得到第2個平臺，且第1階梯與漂移層2的最小水平間距t為0.19μm，第1階梯寬度s1為0.3μm，第1階梯高度l1為1μm，且第1階梯上表面距離第一阻擋層下邊界的垂直距離w為1μm；

14.2)在鈍化層12上部制作一次掩模，使用反應(yīng)離子刻蝕技術(shù)，在鈍化層12左、右兩邊的第2個平臺內(nèi)進行刻蝕，形成第2階梯，并得到第3個平臺，第2階梯寬度s2為0.8μm，第2階梯高度l2為1μm；

反應(yīng)離子刻蝕的工藝條件為：cf4流量為45sccm，o2流量為5sccm，壓強為15mtorr，功率為250w。

第十五步.制作階梯場板13，如圖3o。

15.1)在鈍化層12上制作掩模；

15.2)在真空度小于1.8×10^-3pa，功率范圍為200～1000w，蒸發(fā)速率小于的工藝條件下，使用電子束蒸發(fā)技術(shù)，在鈍化層12左、右兩邊的第1階梯至第2階梯上淀積連續(xù)的金屬pt，且所淀積金屬的上邊界所在高度高于第一阻擋層41下邊界所在高度0.5μm，完成階梯場板13的制作，并將階梯場板與源極電氣連接，完成整個器件的制作。

實施例三：制作鈍化層為sio2，且階梯場板的階梯數(shù)為3的源階梯場板垂直型功率晶體管。

步驟a.采用溫度為950℃，壓強為40torr，以sih4為摻雜源，氫氣流量為4000sccm，氨氣流量為4000sccm，鎵源流量為100μmol/min的工藝條件，采用n⁺型gan做襯底1，使用金屬有機物化學(xué)氣相淀積技術(shù)，在襯底上外延厚度為3μm、摻雜濃度為1×10¹⁸cm^-3的n^-型gan材料，制作漂移層2，如圖3a。

步驟b.采用溫度為950℃，壓強為40torr，以sih4為摻雜源，氫氣流量為4000sccm，氨氣流量為4000sccm，鎵源流量為100μmol/min的工藝條件，使用金屬有機物化學(xué)氣相淀積技術(shù)，在漂移層2上外延厚度為3μm、摻雜濃度為1×10¹⁸cm^-3的n型gan材料，制作孔徑層3，如圖3b。

步驟c.在孔徑層3上第一次制作掩模，再使用離子注入技術(shù)，在孔徑層內(nèi)的兩側(cè)位置注入劑量為1×10¹⁶cm^-2的p型雜質(zhì)mg，制作厚度a為3μm，寬度d為1μm的兩個第一阻擋層41，如圖3c。

步驟d.在孔徑層3和兩個第一阻擋層41上第二次制作掩模，再使用離子注入技術(shù)，在左、右第一阻擋層41之間的孔徑層3內(nèi)兩側(cè)位置注入劑量為1×10¹⁶cm^-2的p型雜質(zhì)mg，制作厚度b為1μm，寬度e為1.4μm的兩個第二阻擋層42，如圖3d。

步驟e.在孔徑層3、兩個第一阻擋層41和兩個第二阻擋層42上第三次制作掩模，再使用離子注入技術(shù)，在左、右第二阻擋層42之間的孔徑層3內(nèi)兩側(cè)位置注入劑量為1×10¹⁶cm^-2的p型雜質(zhì)mg，制作厚度c為0.5μm，寬度f為2μm的兩個第三阻擋層43，兩個第一阻擋層、兩個第二阻擋層與兩個第三阻擋層構(gòu)成兩個對稱的三級臺階結(jié)構(gòu)的阻擋層4，左右阻擋層4之間形成孔徑5，如圖3e。

步驟f.采用真空度小于等于1.0×10^-10mbar，射頻功率為400w，反應(yīng)劑采用n2、高純ga源的工藝條件，使用分子束外延技術(shù)，在兩個第一阻擋層41、兩個第二阻擋層42、兩個第三阻擋層43和孔徑5上部外延厚度為0.2μm的gan材質(zhì)的溝道層6，如圖3f。

步驟g.采用真空度小于等于1.0×10^-10mbar，射頻功率為400w，反應(yīng)劑采用n2、高純ga源、高純al源的工藝條件，使用分子束外延技術(shù)，在溝道層6上外延厚度為50nm的al0.1ga0.9n材質(zhì)的勢壘層7，如圖3g。

步驟h.在勢壘層7上部第四次制作掩模，再使用離子注入技術(shù)，在勢壘層內(nèi)兩側(cè)注入劑量為1×10¹⁶cm^-2的n型雜質(zhì)si，制作深度為0.07μm的兩個注入?yún)^(qū)8；然后，在1200℃下進行快速熱退火，如圖3h。

步驟i.在兩個注入?yún)^(qū)8上部和勢壘層7上部第五次制作掩模；再采用真空度小于1.8×10^-3pa，功率范圍為200～1000w，蒸發(fā)速率小于的工藝條件，使用電子束蒸發(fā)技術(shù)，在兩側(cè)的注入?yún)^(qū)上部淀積金屬，制作源極9，其中所淀積的金屬為ti/au/ni金屬組合，即自下而上分別為ti、au與ni，其厚度依次為0.02μm、0.3μm、0.05μm，如圖3i。

步驟j.在源極9上部和勢壘層7上部，第六次制作掩模；再采用真空度小于1.8×10^-3pa，功率范圍為200～1000w，蒸發(fā)速率小于的工藝條件，使用電子束蒸發(fā)技術(shù)，在勢壘層上淀積金屬，制作柵極10，其中所淀積的金屬為ni/au/ni金屬組合，即自下而上分別為ni、au與ni，其厚度依次為0.02μm、0.2μm、0.04μm，柵極10與兩個阻擋層4之間在水平方向上的交疊長度為0.6μm，如圖3j。

步驟k.采用真空度小于1.8×10^-3pa，功率范圍為200～1000w，蒸發(fā)速率小于的工藝條件，使用電子束蒸發(fā)技術(shù)，在整個襯底1的背面上淀積金屬，制作漏極11，其中所淀積的金屬依次為ti、au、ni，形成ti/au/ni金屬組合，且ti的厚度為0.02μm，au的厚度為0.7μm，ni的厚度為0.02μm，如圖3k。

步驟l.采用n2o流量為850sccm，sih4流量為200sccm，溫度為250℃，射頻功率為25w，壓力為1100mtorr的工藝條件，使用等離子體增強化學(xué)氣相淀積技術(shù)，淀積sio2絕緣介質(zhì)材料，以包裹除了漏極11底部以外的其他所有區(qū)域，完成鈍化層12的制作，如圖3l。

步驟m.在鈍化層12上部第七次制作掩模，再采用cf4流量為20sccm，o2流量為2sccm，壓強為20mtorr，偏置電壓為100v的工藝條件，使用反應(yīng)離子刻蝕技術(shù)，在左、右兩邊鈍化層內(nèi)刻蝕，形成第1個平臺，如圖3m。

步驟n.制作第1階梯至第3階梯，如圖3n。

參照圖4，本步驟的具體實現(xiàn)如下：

n1)在鈍化層12上部制作一次掩模，使用反應(yīng)離子刻蝕技術(shù)，在鈍化層12左、右兩邊的第1個平臺內(nèi)進行刻蝕，形成第1階梯，并得到第2個平臺，且第1階梯與漂移層2的最小水平間距t為0.18μm，第1階梯寬度s1為0.2μm，第1階梯高度l1為0.5μm，且第1階梯上表面距離第一阻擋層下邊界的垂直距離w為0.5μm；

n2)在鈍化層12上部制作一次掩模，使用反應(yīng)離子刻蝕技術(shù)，在鈍化層12左、右兩邊的第2個平臺內(nèi)進行刻蝕，形成第2階梯，并得到第3個平臺，第2階梯寬度s2為0.5μm，第2階梯高度l2為0.5μm；

n3)在鈍化層12上部制作一次掩模，使用反應(yīng)離子刻蝕技術(shù)，在鈍化層12左、右兩邊的第3個平臺內(nèi)進行刻蝕，形成第3階梯，并得到第4個平臺，第3階梯寬度s3為1μm，3階梯高度l3為0.5μm；

反應(yīng)離子刻蝕的工藝條件為：cf4流量為45sccm，o2流量為5sccm，壓強為15mtorr，功率為250w。

步驟o.在鈍化層12上制作掩模，再采用真空度小于1.8×10^-3pa，功率范圍為200～1000w，蒸發(fā)速率小于的工藝條件，使用電子束蒸發(fā)技術(shù)，在左、右兩邊的各階梯上淀積連續(xù)的金屬ti，且所淀積金屬的上邊界所在高度高于第一阻擋層41下邊界所在高度0.6μm，完成階梯場板13的制作，并將階梯場板與源極電氣連接，完成整個器件的制作，如圖3o。

本發(fā)明的效果可通過以下仿真進一步說明。

仿真：對傳統(tǒng)gan基電流孔徑異質(zhì)結(jié)場效應(yīng)器件和本發(fā)明器件在擊穿情況下沿器件右側(cè)電流阻擋層左邊緣的縱向電場分布進行仿真，結(jié)果如圖5；對傳統(tǒng)gan基電流孔徑異質(zhì)結(jié)場效應(yīng)器件和本發(fā)明器件在擊穿情況下沿器件漂移層右側(cè)邊緣的縱向電場分布進行仿真，結(jié)果如圖6；在圖5和圖6中，傳統(tǒng)器件擊穿電壓為400v，本發(fā)明器件采用了3個階梯，其擊穿電壓為1600v。

結(jié)合圖5和圖6所示的縱向電場分布可以明顯地看出，采用三級臺階形式的阻擋層后，本發(fā)明器件結(jié)構(gòu)可以更加有效地調(diào)制器件內(nèi)部和漂移層兩側(cè)表面附近的電場分布，增加器件內(nèi)高場區(qū)的范圍，且使得器件內(nèi)部和漂移層兩側(cè)表面附近的電場分布更加平坦，因此本發(fā)明器件的擊穿電壓遠大于傳統(tǒng)器件的擊穿電壓。

以上描述僅是本發(fā)明的幾個具體實施例，并不構(gòu)成對本發(fā)明的限制，顯然對于本領(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)。