[發明專利]GaN高閾值電壓增強型MOSHFET器件及制備方法

有效

• 申請號: 201110339435.5
• 申請日: 2011-11-01
• 公開（公告）號: CN102386223A
• 公開（公告）日: 2012-03-21
• 發明（設計）人: 劉揚;沈震;張佰君
• 申請（專利權）人: 中山大學
• 主分類號: H01L29/778
• 分類號: H01L29/778;H01L29/10;H01L29/78;H01L21/335
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 禹小明;林偉斌

1.一種GaN高閾值電壓增強型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）、GaN層（3）及異質結構勢壘層（4），在柵極區域刻蝕異質結構勢壘層（4）至GaN層（3）形成一凹槽，并在凹槽上選擇生長p型GaN層（6），p型GaN層（6）及異質結構勢壘層（4）表面沉積有絕緣介質層（7），在異質結構勢壘層（4）表面源極及漏極區域刻蝕絕緣介質層，柵極區域蒸鍍柵極金屬（9），源、漏極區域上蒸鍍歐姆接觸金屬（8）。

2.根據權利要求1所述的GaN高閾值電壓增強型MOSHFET器件，其特征在于，異質結構勢壘層（4）為AlGaN、AlInN、AlInGaN、AlN材料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。

3.根據權利要求1所述的GaN高閾值電壓增強型MOSHFET器件，其特征在于，該絕緣介質層（7）為SiO₂、SiNx、Al₂O₃、AlN、HfO₂、MgO、Sc₂O₃、Ga₂O₃、AlHfOx、HfSiON中的任一種。

4.根據權利要求1所述的GaN高閾值電壓增強型MOSHFET器件，其特征在于，絕緣介質層（7）厚度在1～200nm之間。

5.根據權利要求1～4任一項所述的GaN高閾值電壓增強型MOSHFET器件，其特征在于，歐姆接觸金屬（8）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（9）為以下高功函數金屬一種或多種的組合Pt、Ir、Ni、Au、Mo、Pd、Se或Be。

6.一種GaN高閾值電壓增強型MOSHFET器件的制備方法，其特征在于包括以下步驟：

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，GaN層和異質結構勢壘層；

B.在異質結構勢壘層上，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；

C.利用光刻技術，選擇性刻蝕掩膜層及異質結構勢壘層，并刻蝕至GaN層形成一凹槽，保留接入區掩膜層及異質結構勢壘層；?

D.利用金屬有機化學氣相沉積或者分子束外延，在凹槽上選擇生長p-GaN層；

E.干法刻蝕完成器件隔離后，利用濕法腐蝕法刻蝕接入區掩膜層，顯出異質結構勢壘層的接觸界面；

F.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，在接觸界面沉積上絕緣物質，作為柵極絕緣層；

G.采用光刻技術，濕法腐蝕或者干法刻蝕源，漏極歐姆接觸區域的絕緣層物質，再蒸鍍上歐姆接觸金屬；

H.采用蒸鍍工藝，在柵極絕緣層上蒸鍍柵極金屬。

7.根據權利要求6所述的GaN高閾值電壓增強型MOSHFET器件的制備方法，其特征在于，步驟D中，在凹槽上生長p-GaN層的同時，也生長u-GaN層，形成雙層外延結構。