[發明專利]基于超結的AlGaN/GaN高壓器件及其制作方法

有效

• 申請號: 201410029857.6
• 申請日: 2014-01-22
• 公開（公告）號: CN103745991A
• 公開（公告）日: 2014-04-23
• 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;H01L29/06;H01L21/335;H01L21/28
• 代理公司: 北京世譽鑫誠專利代理事務所(普通合伙) 11368
• 代理人: 郭官厚

1.基于超結的AlGaN/GaN高壓器件，其特征在于，從下至上依次包括：襯底、GaN緩沖層、本征GaN溝道層或者AlGaN溝道層、AlN隔離層和AlGaN勢壘層，AlGaN勢壘層上沿水平方向依次有：源極、柵極和漏極，在源極與柵極之間的AlGaN勢壘層上方的全部區域、柵極與漏極之間的AlGaN勢壘層上方的部分區域外延有線性AlGaN層，所述柵極還向源極方向延伸形成有與線性AlGaN層上表面接觸的柵源場板，柵極與漏極之間的線性AlGaN層與漏極之間留有縫隙并且線性AlGaN層上外延有P型GaN外延層或者P型InGaN外延層，P型GaN外延層或者P型InGaN外延層上有與柵極電連接的基極，柵極與漏極之間的線性AlGaN層、P型GaN外延層或者P型InGaN外延層的寬度依次減小；所述AlGaN勢壘層由下層的i型AlGaN層和上層的n型AlGaN層組成；所述源極、柵極、漏極和基極的上表面還形成有加厚電極，加厚電極的兩側均形成有鈍化層。

2.根據權利要求1所述的基于超結的AlGaN/GaN高壓器件，其特征在于，所述襯底為藍寶石、碳化硅、GaN或MgO。

3.根據權利要求1所述的基于超結的AlGaN/GaN高壓器件，其特征在于，所述AlGaN勢壘層中，Al與Ga的組分比能夠調節，Al、Ga、N的組分分別為x、1-x、1，1>x>0。

4.根據權利要求3所述的基于超結的AlGaN/GaN高壓器件，其特征在于，所述線性AlGaN層中，Al的組分由x線性增加到y，且Al與Ga的組分比能夠調節，Al、Ga、N的組分分別為y、1-y、1，1>y>x>0。

5.根據權利要求3所述的基于超結的AlGaN/GaN高壓器件，其特征在于，所述本征AlGaN溝道層中，Al的組分小于x，且Al與Ga的組分比能夠調節，Al、Ga、N的組分分別為z、1-z、1，1>x>z>0。

6.根據權利要求1所述的基于超結的AlGaN/GaN高壓器件，其特征在于，所述InGaN層中，In組分恒定或者逐漸增加。

7.根據權利要求1所述的基于超結的AlGaN/GaN高壓器件，其特征在于，所述鈍化層為SiN、Al₂O₃或HfO₂。

8.根據權利要求1所述的基于超結的AlGaN/GaN高壓器件，其特征在于，所述柵極與漏極之間的線性AlGaN層與漏極之間的縫隙的寬度≥0.5μm。

9.根據權利要求1所述的基于超結的AlGaN/GaN高壓器件，其特征在于，所述柵源場板的寬度≤1μm。

10.制作權利要求1所述的基于超結的AlGaN/GaN高壓器件的方法，其特征在于，包括以下步驟：

（1）對外延生長的p-GaN/線性AlGaN/AlGaN/GaN異質結材料進行有機清洗，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AlGaN/GaN異質結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AlGaN/GaN異質結材料進行光刻，形成P型GaN或者P型InGaN、線性AlGaN層的刻蝕區，放入ICP干法刻蝕反應室中刻蝕，將柵極與漏極之間的部分區域、以及柵極、源極和漏極的P型GaN外延層或者P型InGaN外延層、線性AlGaN層均刻蝕掉，形成柵漏間第三區域；

（4）對器件進行光刻，然后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；

（5）將制備好歐姆接觸的器件進行光刻，形成P型GaN外延層或者P型InGaN外延層的刻蝕區，放入ICP干法刻蝕反應室中刻蝕,將柵極與漏極之間部分區域、柵極與源極之間全部區域的P型GaN外延層或者P型InGaN外延層刻蝕掉，形成柵漏間第一區域和第二區域、柵源間第四區域；

（6）將制備好歐姆接觸的器件進行光刻，形成基極區域，然后放入電子束蒸發臺中淀積Ni/Au=20/20nm并進行剝離，最后在大氣環境中進行550℃10min的退火，形成基極歐姆接觸；

（7）對完成基極制備的器件進行光刻，形成柵極和柵源場板區域，然后放入電子束蒸發臺中淀積Ni/Au=20/200nm并進行剝離，完成柵極和柵源場板的制備；

（8）將完成柵極制備的器件放入PECVD反應室淀積SiN鈍化膜，鈍化膜的淀積厚度為200nm-300nm；

（9）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干法刻蝕反應室中刻蝕，將源極、漏極和柵極上面覆蓋的SiN薄膜刻蝕掉；

（10）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。