[發明專利]一種GaN基超薄勢壘增強/耗盡模式反相器、環振及其制作方法

有效

• 申請號: 201410122687.6
• 申請日: 2014-03-28
• 公開（公告）號: CN103915434A
• 公開（公告）日: 2014-07-09
• 發明（設計）人: 全思;徐小波;李演明;文常保;謝元斌;巨永鋒;郝躍
• 申請（專利權）人: 長安大學
• 主分類號: H01L27/02
• 分類號: H01L27/02;H01L21/77
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 徐文權

1.一種GaN基超薄勢壘增強/耗盡模式反相器，其特征在于：該反相器包括依次設置于襯底上的成核層、緩沖層、插入層、勢壘層以及帽層，帽層、勢壘層、插入層以及部分緩沖層經刻蝕形成臺面，臺面將反相器隔離為兩個器件區域，其中一個器件區域的異質結上設置有第一柵電極、第一源電極以及第一漏電極，第一源電極以及第一漏電極直接蒸發在帽層上，第一柵電極位于第一源電極與第一漏電極之間，第一源電極上、第一漏電極上、第一柵電極、第一源電極以及第一漏電極所在位置以外的帽層上及臺面下的緩沖層上設置有表面SiN層，表面SiN層上及第一柵電極處的帽層上設置有柵介質Al₂O₃層，第一柵電極蒸發在柵介質Al₂O₃層上，另一個器件區域的異質結上設置有第二柵電極、第二源電極以及第二漏電極，第二源電極以及第二漏電極直接蒸發在帽層上，第二柵電極位于第二源電極與第二漏電極之間，第二源電極上、第二漏電極上、第二源電極以及第二漏電極所在位置以外的帽層上及臺面下的緩沖層上設置有表面SiN層，表面SiN層上設置有柵介質Al₂O₃層，第二柵電極蒸發在柵介質Al₂O₃層上，兩個器件區域的柵電極及柵介質Al₂O₃層上設置有保護SiN層，保護SiN層上設置有互聯金屬，互聯金屬和下層各個電極對應相連。

2.根據權利要求1所述一種GaN基超薄勢壘增強/耗盡模式反相器，其特征在于：所述襯底的材料為藍寶石或SiC，成核層的材料為AlN，緩沖層的材料為GaN，插入層的材料為AlN，勢壘層的材料為Al_0.3Ga_0.7N，帽層的材料為GaN。

3.根據權利要求1所述一種GaN基超薄勢壘增強/耗盡模式反相器，其特征在于：所述勢壘層的厚度為3-5nm。

4.根據權利要求1所述一種GaN基超薄勢壘增強/耗盡模式反相器，其特征在于：所述表面SiN層的厚度為2-4nm，表面SiN層采用接觸反應化學汽相沉積工藝形成。

5.根據權利要求1所述一種GaN基超薄勢壘增強/耗盡模式反相器，其特征在于：所述柵介質Al₂O₃層厚度為3-5nm，柵介質Al₂O₃層采用原子層沉積工藝形成。

6.一種基于權利要求1所述GaN基超薄勢壘增強/耗盡模式反相器的環振，其特征在于：該環振由2n+1個所述反相器級連而成，n為自然數。

7.根據權利要求6所述一種基于GaN基超薄勢壘增強/耗盡模式反相器的環振，其特征在于：2n+1個反相器通過互聯金屬集成在同一圓片上。

8.一種制作如權利要求1所述GaN基超薄勢壘增強/耗盡模式反相器的方法，其特征在于，包括以下步驟：

1）在襯底基片上生長AlN成核層；

2）在AlN成核層上生長1-3μm厚的GaN緩沖層；

3）在GaN緩沖層上生長1.5nm厚的AlN插入層；

4）在AlN插入層上生長3-5nm厚的Al_0.3Ga_0.7N勢壘層；

5）在Al_0.3Ga_0.7N勢壘層上生長2nm厚的GaN帽層；

6）在GaN帽層上光刻源漏區域窗口，并在該源漏區域窗口上采用電子束蒸發工藝蒸發歐姆接觸金屬，形成耗盡型器件及增強型器件的源、漏電極；

7）經過步驟6）以后，在GaN帽層上光刻臺面區域，然后采用RIE工藝刻蝕臺面得樣片A；

8）在樣片A表面沉積2-4nm的表面SiN層；

9）在表面SiN層上光刻增強型器件的槽柵區域，然后采用RIE工藝刻蝕槽柵；

10）在表面SiN層及槽柵區域的GaN帽層上沉積3-5nm的柵介質Al₂O₃層；

11）在柵介質Al₂O₃層上同時光刻耗盡型器件及增強型器件的柵極區域，并采用電子束蒸發工藝蒸發柵極金屬，得到樣片B；

12）在樣片B上沉積200nm的保護SiN層，并在保護SiN層上光刻金屬互聯開孔區，再刻蝕金屬互聯開孔區；

13）最后在保護SiN層上光刻互聯金屬區、蒸發互聯金屬。