[發明專利]MIS柵GaN基增強型HEMT器件及制作方法

無效

• 申請號: 201210131045.3
• 申請日: 2012-04-29
• 公開（公告）號: CN102646705A
• 公開（公告）日: 2012-08-22
• 發明（設計）人: 張進成;張琳霞;郝躍;王沖;馬曉華;黨李莎;魯明;周昊;孟凡娜;侯耀偉;姜騰
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: H01L29/778
• 分類號: H01L29/778;H01L29/04;H01L21/335
• 代理公司: 陜西電子工業專利中心 61205
• 代理人: 王品華;朱紅星

1.一種金屬絕緣體半導體MIS柵GaN基增強型高電子遷移率晶體管HEMT器件，包括：襯底(1)、過渡層(2)、GaN主緩沖層(3)、N型AlGaN主勢壘層(4)、N型AlGaN主勢壘層(4)頂端兩側為源極(9)和漏極(10)，中間為柵電極(13)，其特征在于，GaN主緩沖層(3)中間刻蝕有凹槽(5)，該凹槽的底面為0001極性面，凹槽側面為非0001面，該凹槽的內壁依次外延有GaN次緩沖層(6)、AlGaN次勢壘層(7)和介質層(8)；柵電極(13)淀積在介質層(8)上。

2.根據權利要求1所述的器件，其特征在于，GaN主緩沖層(3)與AlGaN主勢壘層(4)的界面處形成主二維電子氣2DEG溝道(11)，該溝道(11)位于凹槽(5)的兩側；凹槽內外延的GaN次緩沖層(6)與AlGaN次勢壘層(7)界面形成次二維電子氣2DEG溝道(12)。

3.根據權利要求1所述的器件，其特征在于，次二維電子氣2DEG溝道(12)的水平位置低于主二維電子氣2DEG溝道(11)的水平位置。

4.根據權利要求1所述的器件，其特征在于，主勢壘層(4)為N型摻雜，摻雜濃度為6×10¹⁹cm^-3。

5.一種金屬絕緣體半導體MIS柵GaN基增強型高電子遷移率晶體管HEMT器件的制作方法，包括以下步驟：

(1)在反應室中對襯底表面進行預處理；

(2)在襯底上外延生長AlGaN/GaN外延層，其中GaN厚度為1um～3um，N型摻雜的Al_xGa_1-xN勢壘層厚度為14nm～30nm，其中Al元素的摩爾含量x為20％-35％；

(3)在外延層上淀積一層掩膜介質層，再進行光刻，并采用濕法刻蝕方法對外延層上的介質層進行刻蝕，在外延層上形成長為0.5um的凹槽；

(4)光刻出凹槽區域，并采用反應離子刻蝕RIE方法對凹槽區域中的AlGaN/GaN外延層進行刻蝕，刻蝕深度為35nm～140nm；

(5)保留凹槽之外的掩膜介質層，將刻蝕后的外延層通過金屬有機物化學氣相淀積MOCVD反應室，沿凹槽底面垂直向上的方向上生長20nm～100nm厚的GaN層和14nm～30nm厚的AlGaN層，沿凹槽側面方向生長10nm～50nm厚的GaN層和7nm～15nm厚的AlGaN層；

(6)去除掩膜介質層；

(7)在去除掩膜介質層的材料表面上，采用化學氣相淀積CVD或者物理氣相淀積PVD方法淀積厚度為20nm～60nm的柵介質層；

(8)在柵介質層上，先光刻出源、漏區域，再刻蝕出源、漏窗口；

(9)在光刻后的材料表面上，采用電子束蒸發技術蒸發歐姆接觸的金屬，并通過剝離、退火后，形成源、漏接觸電極；

(10)在柵介質上光刻柵區域，并采用電子束蒸發技術蒸發柵極金屬，經剝離后，形成金屬絕緣體半導體MIS柵極；

(11)光刻已形成源、漏、柵極的器件表面，獲得加厚電極圖形，并采用電子束蒸發技術加厚電極，完成器件制作。