[發明專利]一種GaN基增強型MOSHFET器件及其制備方法

有效

• 申請號: 201110321887.0
• 申請日: 2011-10-20
• 公開（公告）號: CN102368501A
• 公開（公告）日: 2012-03-07
• 發明（設計）人: 劉揚;姚堯;張佰君
• 申請（專利權）人: 中山大學
• 主分類號: H01L29/778
• 分類號: H01L29/778;H01L29/78;H01L29/06;H01L21/335
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 陳衛

1.一種GaN增強型MOSHFET器件，包括襯底(1)及生長于襯底(1)之上的外延層，其特征在于，外延層由下往上依次包括應力緩沖層(2)及GaN層(3)，GaN層(3)上設有一層p-GaN層(6)和p-GaN層(6)外側的異質結構勢壘層(10)，p-GaN層(6)和異質結構勢壘層(10)表面形成一層絕緣介質層(12)，且在p-GaN層(6)表面形成的絕緣介質層(12)為柵極區域，絕緣介質層(12)部分覆蓋異質結構勢壘層(10)并在異質結構勢壘層(10)未被覆蓋的表面形成源極區域和漏極區域，源、漏區域上蒸鍍歐姆接觸金屬(13)，柵極區域蒸鍍柵極金屬(14)。

2.根據權利要求1所述的GaN增強型MOSHFET器件，其特征在于，p-GaN層(6)厚度在1nm～20nm之間。

3.根據權利要求1所述的GaN增強型MOSHFET器件，其特征在于，異質結構勢壘層(10)的材料AlGaN、AlInN、AlInGaN、AlN中的一種或任意幾種組合，該異質結構勢壘層為非摻雜層或n型摻雜層；GaN層(3)為高阻GaN層。

4.根據權利要求1所述的GaN增強型MOSHFET器件，其特征在于，該絕緣介質層(12)為SiO2、SiNx、Al2O3、AlN、HfO2、MgO、Sc2O3、Ga2O3、AlHFOx、HFSiON中的一種或任意幾種。

5.根據權利要求1所述的GaN增強型MOSHFET器件，其特征在于，絕緣介質層厚度在1nm～100nm之間。

6.根據權利要求1～5任一項所述的GaN增強型MOSHFET器件，其特征在于，歐姆接觸金屬(13)為Ti/Al/Ni/Au合金或Ti/Al/Ti/Au合金或Ti/Al/Mo/Au合金；柵極金屬(14)為為Ni/Au合金或Pt/Au合金或Pd/Au合金。

7.根據權利要求1～5任一項所述的GaN增強型MOSHFET器件，其特征在于，所述異質結構勢壘層厚度大于p-GaN層，并部分覆蓋p-GaN層。

8.根據權利要求1～5任一項所述的GaN增強型MOSHFET器件，其特征在于，GaN層(3)表面還設有一層AlN插入層。

9.一種GaN增強型MOSHFET器件的制備方法，其特征在于，使用了兩次掩膜技術來制作柵極區域、源極區域和漏極區域，通過第一次掩膜，在襯底上二次生長p-GaN層形成柵極區域，可以更進一步增大MOSHFET的閾值電壓；然后通過第二次掩膜，在接入區二次生長異質結構勢壘層，形成源極區域和漏極區域。

10.根據權利要求9所述的GaN增強型MOSHFET器件的制備方法，其特征在于，具體包括以下步驟：

A、利用金屬有機化學氣相沉積或者分子束外延，在襯底上依次生長應力緩沖層(2)和GaN層(3)；

B、在GaN層(3)上，通過等離子體增強化學氣相沉積或原子層沉積或物理氣相沉積或者磁控濺鍍，均勻生長一層介質層作為選擇生長掩膜層(4)；

C、采用光刻技術，選擇性刻蝕掩膜層(4)，保留接入區掩膜層(5)；

D、利用金屬有機化學氣相沉積或者分子束外延，選擇生長p-GaN層(6)；

E、干法刻蝕完成器件隔離后，利用濕法腐蝕去除接入區掩膜層(5)，作為異質結構勢壘層(10)的接觸界面(7)；

F、通過等離子體增強化學氣相沉積或原子層沉積或物理氣相沉積或者磁控濺鍍，在接觸界面(7)上沉積一層介質層(8)，作為選擇生長異質結構勢壘層的掩膜層；

G、采用光刻技術，選擇性刻蝕掩膜層(8)，保留柵極區域掩膜層(9)；

H、利用金屬有機化學氣相沉積或者分子束外延，選擇生長異質結構勢壘層(10)；

I、利用濕法腐蝕去除柵極區域掩膜層(9)，作為絕緣介質層(12)的接觸界面(11)；

J、利用等離子體增強化學氣相沉積或原子層沉積或物理氣相沉積，在接觸界面(11)沉積上絕緣物質，作為柵極絕緣層；

K、采用光刻技術，濕法腐蝕或者干法刻蝕去除源極、漏極歐姆接觸區域的絕緣層物質，再蒸鍍上歐姆接觸金屬(13)；

L、采用蒸鍍工藝，在柵極絕緣層上蒸鍍上柵極金屬(14)。