[發明專利]基于超級結的氮化鎵HEMT器件及制備方法

無效

• 申請號: 201310021186.4
• 申請日: 2013-01-21
• 公開（公告）號: CN103077891A
• 公開（公告）日: 2013-05-01
• 發明（設計）人: 李海鷗;黃偉;吳笑峰;李思敏;首照宇;于宗光;李琦;胡仕剛;鄧洪高
• 申請（專利權）人: 桂林電子科技大學
• 主分類號: H01L21/335
• 分類號: H01L21/335;H01L29/778;H01L29/06
• 代理公司: 桂林市持衡專利商標事務所有限公司 45107
• 代理人: 陳躍琳

1.基于超級結的氮化鎵HEMT器件的制備方法，其特征是包括如下步驟：?

1）清洗已激活Mg元素的藍寶石襯底（1）；?

2）在步驟1）所得藍寶石襯底上按順序外延生長AlN層（2）、GaN層（3）和AlGaN層（3），并形成外延片；?

3）清洗步驟2）所得外延片，并在該外延片上生長SiO₂（10）作為掩膜層，涂光刻膠（11），曝光有源區圖形，采用干法反應耦合等離子體刻蝕工藝，形成HEMT器件有源區；?

4）清洗步驟3）所得外延片，涂光刻膠（11），曝光源極和漏極歐姆接觸圖形，蒸發歐姆接觸金屬，剝離金屬形成金屬源極（5）和金屬漏極（6），并在N₂氣氛中退火形成源極和漏極歐姆接觸；?

5）清洗步驟4)所得外延片，涂光刻膠（11），曝光柵極圖形，蒸發柵極金屬，剝離金屬形成金屬柵極（7）；?

6）清洗步驟5)所得外延片，涂光刻膠（11），曝光超級結圖形，使用反應離子刻蝕設備進行F離子處理形成超級結（8）；?

7）去除步驟6）所得外延片的光刻膠（11）、并清洗外延片；?

8）在N₂氣氛中，對步驟7）所得外延片進行快速退火修復晶格損傷,然后清洗外延片。?

2.根據權利要求1所述基于超級結的氮化鎵HEMT器件的制備方法，其特征是，步驟2）中所述AlN層（2）的生長厚度為350～450nm，GaN層（3）的生長厚度為2～2.5um，AlGaN層（4）的生長厚度為30～40nm。?

3.根據權利要求1所述基于超級結的氮化鎵HEMT器件的制備方法，其特征是，步驟3）中所述干法反應耦合等離子體刻蝕工藝的條件為：ICP線圈功率500W，源功率120W，源氣體Cl₂和He分別為25sccm和10sccm，刻蝕時間20～25秒。?

4.根據權利要求1所述基于超級結的氮化鎵HEMT器件的制備方法，其特征是，步驟4）中采用電子束蒸發設備蒸發金屬，蒸發的歐姆接觸金屬即源極（5）金屬和漏極（6）金屬為Ti、Al、Pt和Au。?

5.根據權利要求1所述基于超級結的氮化鎵HEMT器件的制備方法，其特征是，步驟5）中采用電子束蒸發設備蒸發金屬，蒸發的柵極（7）金屬為Ni和Au。?

6.根據權利要求1所述基于超級結的氮化鎵HEMT器件的制備方法，其特征是，步驟6）所述F離子處理所用RIE設備的功率為200～350W，離子處理時間為120～200秒。?

7.根據權利要求1所述基于超級結的氮化鎵HEMT器件的制備方法，其特征是，步驟8）中所述退火溫度為400～450℃，修復時間為5～10min。?

8.基于超級結的氮化鎵HEMT器件，其主要由藍寶石襯底（1）、AlN層（2）、GaN層（3）、AlGaN層（4）、源極（5）、漏極（6）和柵極（7）組成；其中藍寶石襯底（1）、AlN層（2）、GaN層（3）和AlGaN層（4）自下而上依次疊放，源極（5）、漏極（6）和柵極（7）則分布位于AlGaN層（4）的上方；其特征在于：所述漏極（6）和柵極（7）之間設有至少一個F離子處理形成的超級結區（8），該超級結區（8）從AlGaN層（4）的上表面一直嵌入延伸至AlGaN層（4）的下部或GaN層（3）的上部。?

9.根據權利要求8所述基于超級結的氮化鎵HEMT器件，其特征在于：超級結區（8）分布在靠近柵極（7）的一側。?

10.根據權利要求8所述基于超級結的氮化鎵HEMT器件，其特征在于：超級結區（8）的橫向寬度為1～3um。?