[發明專利]加柵場板增強型AlGaN/GaN HEMT器件結構及其制作方法有效
| 申請號: | 201410024945.7 | 申請日: | 2014-01-20 |
| 公開(公告)號: | CN103996707A | 公開(公告)日: | 2014-08-20 |
| 發明(設計)人: | 馮倩;杜鍇;代波;張春福;梁日泉;郝躍 | 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;H01L29/40;H01L21/335 |
| 代理公司: | 北京方圓嘉禾知識產權代理有限公司 11385 | 代理人: | 董芙蓉 |
| 地址: | 710071*** | 國省代碼: | 陜西;61 |
| 權利要求書: | 查看更多 | 說明書: | 查看更多 |
| 摘要: | |||
| 搜索關鍵詞: | 加柵場板 增強 algan gan hemt 器件 結構 及其 制作方法 | ||
1.一種加柵場板增強型AlGaN/GaN?HEMT器件結構,其特征在于:所述結構包括襯底、本征GaN層、AlN隔離層、本征AlGaN層、AlGaN摻雜層、p型GaN層、柵電極、源電極、漏電極、柵場板、絕緣層、鈍化層以及用于調節溝道電場的硅化物;所述AlGaN摻雜層位于本征AlGaN層之上,p型GaN層位于AlGaN摻雜層之上,源漏電極以及絕緣層位于AlGaN層之上,柵電極位于p型GaN層之上,硅化物位于絕緣層之上;在襯底上外延生長增強型AlGaN/GaN異質結材料,并在該異質結材料上形成源極和漏極,然后淀積一層絕緣層,在絕緣層上的柵漏區域以及柵源區域間,形成硅化物,將厚絕緣層上的硅化物與柵極電連接形成柵場板結構;柵極下方存在p-GaN外延層,形成增強型器件,最后淀積鈍化層實現器件的鈍化。
2.根據權利要求1所述的加柵場板增強型AlGaN/GaN?HEMT器件結構,其特征在于:其中的襯底材料是藍寶石、碳化硅、GaN或MgO。
3.根據權利要求1所述的加柵場板增強型AlGaN/GaN?HEMT器件結構,其特征在于:其中的AlGaN中Al與Ga的組份可以調節,AlxGa1-xN中x=0~1。
4.根據權利要求1所述的加柵場板增強型AlGaN/GaN?HEMT器件結構,其特征在于:硅化物包括NiSi、TiSi2、或Co2Si。
5.根據權利要求1所述的加柵場板增強型AlGaN/GaN?HEMT器件結構,其特征在于:薄絕緣層的厚度為5~10nm,厚絕緣層厚度為200~700nm。
6.根據權利要求1所述的加柵場板增強型AlGaN/GaN?HEMT器件結構,其特征在于:其GaN溝道替換為AlyGa1-yN溝道,而AlyGa1-yN中y的組份小于另外兩層中的Al組份x,即x>y。
7.根據權利要求1所述的加柵場板增強型AlGaN/GaN?HEMT器件結構,其特征為:其中p型GaN材料也可以是p型AlGaN或者InGaN材料。
8.根據權利要求1所述的加柵場板增強型AlGaN/GaN?HEMT器件結構,其特征在于:硅化物為塊狀,并且引入應力,塊間距小于塊寬度,硅化物會對下面的AlGaN外延層產生向內的壓應力,硅化物之間的AlGaN外延層則受到向外的張壓力,通過使硅化物間距小于硅化物寬度,使硅化物間距下的AlGaN層受到的張應力大于硅化物下面AlGaN層受到的壓應力,從整體而言溝道中的電場得到增強,如此反復,最終使得整個溝道中的電場得到增強。
9.根據權利要求1所述的加柵場板增強型AlGaN/GaN?HEMT器件結構,其特征為:位于厚絕緣層上的硅化物與柵極電相連形成柵場板結構,提高器件的擊穿電壓。
10.基于加柵場板增強型AlGaN/GaN?HEMT器件結構的制作方法,包括如下步驟:
利用金屬硅化物提高增強型AlGaN/GaN?HEMT器件性能的結構,包括如下過程:
(1)對外延生長的增強型p-GaN/AlGaN/GaN材料進行有機清洗,用流動的去離子水清洗并放入HCl∶H2O=1∶1的溶液中進行腐蝕30-60s,最后用流動的去離子水清洗并用高純氮氣吹干;
(2)對清洗干凈的p-GaN/AlGaN/GaN材料進行光刻和干法刻蝕,形成有源區臺面;
(3)對制備好臺面的p-GaN/AlGaN/GaN材料進行光刻,形成p-GaN的刻蝕區域;
(4)并將材料放入ICP干法刻蝕反應室中,工藝條件為:上電極功率為200W,下電極功率為20W,反應室壓力為1.5Pa,Cl2的流量為10sccm,Ar氣的流量為10sccm,刻蝕時間約為10min,刻蝕掉柵區域外的p-GaN外延層;
(5)對完成刻蝕的p-GaN/AlGaN/GaN材料進行光刻,形成源漏歐姆接觸區,放入電子束蒸發臺中淀積歐姆接觸金屬Ti/Al/Ni/Au=(20/120/45/50nm)并進行剝離,最后在氮氣環境中進行850℃35s的快速熱退火,形成歐姆接觸;
(6)將器件放入磁控濺射反應室中制備Al2O3薄膜,工藝條件為:Al靶的直流偏置電壓為100V,Ar氣流量為30sccm,O2流量為10sccm,反應室的壓力為0.5Pa,淀積300nm厚的Al2O3薄膜;
(7)對完成淀積的器件進行光刻顯影,形成Al2O3薄膜的濕法腐蝕區,將材料放入HF∶H2O=1∶10的溶液中,腐蝕3-5min,將Al2O3腐蝕至5-10nm;
(8)然后將器件放入磁控濺射的反應室中同時濺射Ni和Si,工藝條件為:Ni靶的直流偏置電壓為100V,Si靶的射頻偏置電壓為450V,載氣Ar的流量為30sccm,共淀積100nm~150nm厚的混合金屬薄膜;
(9)將淀積好薄膜的器件進行光刻,形成混合薄膜的刻蝕窗口區,并放入ICP干法刻蝕反應室中,工藝條件為:上電極功率為200W,下電極功率為20W,反應室壓力為1.5Pa,CF4的流量為20sccm,Ar氣的流量為10sccm,刻蝕時間為5min;
(10)將器件放入快速退火爐中,在氮氣環境下進行450℃,30s的快速熱退火,形成NiSi合金;
(11)對完成合金的器件進行光刻,形成柵極以及柵極場板區域,并將器件放入HF∶H2O(1∶1)溶液中將柵區域的Al2O3完全腐蝕形成柵電極以及柵場板窗口,然后放入電子束蒸發臺中淀積Ni/Au=20/200nm并進行剝離,完成柵電極以及柵極場板的制備;
(12)將完成柵極制備的器件放入PECVD反應室淀積SiN鈍化膜,具體工藝條件為:SiH4的流量為40sccm,NH3的流量為10sccm,反應室壓力為1~2Pa,射頻功率為40W,淀積200nm~300nm厚的SiN鈍化膜;
(13)將器件再次進行清洗、光刻顯影,形成SiN薄膜的刻蝕區,并放入ICP干法刻蝕反應室中,工藝條件為:上電極功率為200W,下電極功率為20W,反應室壓力為1.5Pa,CF4的流量為20sccm,Ar氣的流量為10sccm,刻蝕時間為10min,將源極、漏極和柵極上面覆蓋的SiN和Al2O3薄膜刻蝕掉;
(14)將器件進行清洗、光刻顯影,并放入電子束蒸發臺中淀積Ti/Au=20/200nm的加厚電極,完成整體器件的制備。
該專利技術資料僅供研究查看技術是否侵權等信息,商用須獲得專利權人授權。該專利全部權利屬于西安電子科技大學,未經西安電子科技大學許可,擅自商用是侵權行為。如果您想購買此專利、獲得商業授權和技術合作,請聯系【客服】
本文鏈接:http://www.szxzyx.cn/pat/books/201410024945.7/1.html,轉載請聲明來源鉆瓜專利網。
- 同類專利
- 專利分類





