[發明專利]高閾值電壓氮化鎵增強型晶體管結構及制備方法

有效

• 申請號: 201210172341.8
• 申請日: 2012-05-30
• 公開（公告）號: CN102709322A
• 公開（公告）日: 2012-10-03
• 發明（設計）人: 劉興釗;陳超;李言榮;張萬里
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H01L29/778
• 分類號: H01L29/778;H01L21/335
• 代理公司: 成都惠迪專利事務所 51215
• 代理人: 劉勛

1.高閾值電壓氮化鎵增強型晶體管結構，自下至上包括基板、GaN和AlGaN層和絕緣柵介質層，其特征在于，所述絕緣柵介質層包括絕緣隧道層、固定電荷層和絕緣帽層，固定電荷層設置于絕緣隧道層上方或嵌于絕緣隧道層上部，固定電荷層的上方設置有絕緣帽層，絕緣帽層上方為柵金屬。

2.如權利要求1所述的具有高閾值電壓氮化鎵增強型晶體管結構，其特征在于，所述絕緣柵介質層的材料為Al₂O₃、SiO₂、HfO₂、HfTiO、ZrO₂或SiNO。

3.如權利要求1所述的高閾值電壓氮化鎵增強型晶體管結構的制備方法，其特征在于，包括下述步驟：

(1)、在藍寶石襯底上制備AlGaN/GaN異質結材料，即晶圓，在晶圓表面沉積一層Al₂O₃薄膜，作為絕緣隧道層薄膜；

(2)、制備出源區和漏區的金屬電極；

(3)、在晶圓表面旋涂光刻膠，并通過對準光刻方法定位出柵區的位置后，將晶圓放入反應離子刻蝕機內，用CF₄作為反應氣體，對柵區進行F離子注入，形成固定電荷層薄膜；

(4)、在晶圓表面常溫沉積10nm厚的Al₂O₃柵介質，作為絕緣帽層薄膜；

(5)、在晶圓表面沉積Ni/Au金屬薄膜，Ni/Au金屬薄膜的厚度分別為100nm和50nm，并通過剝離工藝形成柵金屬電極，再在氮氣氛下對整個晶圓進行退火處理。

4.如權利要求3所述的高閾值電壓氮化鎵增強型晶體管結構的制備方法，其特征在于，所述步驟（2）為：在覆蓋有Al₂O₃薄膜的AlGaN/GaN異質結材料表面旋涂光刻膠，通過光刻定位出源區和漏區的位置，再用1:100的HF溶液將源區和漏區位置的Al₂O₃薄膜刻蝕掉；采用電子束蒸發技術沉積Ti/Al/Ni/Au多層膜金屬電極，Ti/Al/Ni/Au多層膜金屬電極的厚度分別為20nm/100nm/30nm/50nm，采用剝離工藝制備出源區和漏區的金屬電極，并在氮氣氛中對金屬電極進行快速退火處理，退火溫度825℃，退火時間30s，以形成歐姆電極。

5.如權利要求3所述的高閾值電壓氮化鎵增強型晶體管結構的制備方法，其特征在于，所述步驟（3）~（5）為：

(3)、在晶圓表面旋涂光刻膠，并通過對準光刻方法定位出柵區的位置后，將晶圓放入反應離子刻蝕機內，用CF₄作為反應氣體，對柵區進行F離子注入，形成固定電荷層，注入功率60W，工作氣壓20mTorr，注入時間300s；

(4)、將晶圓放入分子束外延中，通過常溫沉積10nm厚的Al₂O₃柵介質，作為絕緣帽層薄膜；

(5)、采用電子束蒸發在晶圓表面沉積Ni/Au金屬薄膜，Ni/Au金屬薄膜的厚度分別為100nm/50nm，并通過剝離工藝形成柵金屬電極，再在氮氣氛下對整個晶圓進行退火處理，退火溫度400℃，退火時間10min。