[發(fā)明專利]一種基于復(fù)合偶極層的AlGaN/GaNHEMT開關(guān)器件結(jié)構(gòu)及制作方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410312108.4
• 申請日: 2014-07-02
• 公開（公告）號: CN104037217B
• 公開（公告）日: 2017-01-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 馮倩;董良;代波;杜鍇;鄭雪峰;杜鳴;張春福;馬曉華;郝躍
• 申請（專利權(quán)）人: 西安電子科技大學(xué)
• 主分類號: H01L29/778
• 分類號: H01L29/778;H01L21/335;H01L29/423
• 代理公司: 北京世譽(yù)鑫誠專利代理事務(wù)所(普通合伙)11368
• 代理人: 郭官厚

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及微電子技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種基于復(fù)合偶極層的AlGaN/GaN?HEMT開關(guān)器件結(jié)構(gòu)及其制備方法。?

背景技術(shù)

近年來以SiC和GaN為代表的第三帶寬禁帶隙半導(dǎo)體以其禁帶寬度大、擊穿電場高、熱導(dǎo)率高、飽和電子速度大和異質(zhì)結(jié)界面二維電子氣濃度高等特性，使其受到廣泛關(guān)注。在理論上，利用這些材料制作的高電子遷移率晶體管HEMT、發(fā)光二極管LED、激光二極管LD等器件比現(xiàn)有器件具有明顯的優(yōu)越特性，因此近些年來國內(nèi)外研究者對其進(jìn)行了廣泛而深入的研究，并取得了令人矚目的研究成果。?

AlGaN/GaN異質(zhì)結(jié)高電子遷移率晶體管HEMT在高溫器件及大功率微波器件方面已顯示出了得天獨(dú)厚的優(yōu)勢，追求器件高頻率、高壓、高功率吸引了眾多的研究。近年來，制作更高頻率高壓AlGaN/GaN?HEMT成為關(guān)注的又一研究熱點(diǎn)。由于AlGaN/GaN異質(zhì)結(jié)生長完成后，異質(zhì)結(jié)界面就存在大量二維電子氣2DEG，并且其遷移率很高。在提高AlGaN/GaN異質(zhì)結(jié)電子遷移率晶體管擊穿電壓方面，人們進(jìn)行了大量的研究，發(fā)現(xiàn)AlGaN/GaN?HEMT器件的擊穿主要發(fā)生在柵靠漏端，因此要提高器件的擊穿電壓，必須使柵漏區(qū)域的電場重新分布，尤其是降低柵靠漏端的電場，為此，人們提出了采用場板結(jié)構(gòu)的方法；在提高AlGaN/GaN異質(zhì)結(jié)電子遷移率晶體管頻率特性方面，使用槽柵結(jié)構(gòu)，讓柵電極對2DEG有更好的控制效果。?

(1)場板結(jié)構(gòu)具體參見Yuji?Ando,Akio?Wakejima,Yasuhiro?Okamoto?等的Novel?AlGaN/GaN?dual-field-plate?FET?with?high?gain,increased?linearity?and?stability,IEDM2005,pp.576-579,2005。在AlGaN/GaN?HEMT器件中采用場板結(jié)構(gòu)，可以將器件的擊穿電壓大幅度的提高，并且能降低柵漏電容，提高了器件的線性度和穩(wěn)定性。?

(2)槽柵結(jié)構(gòu)具體參見W.B.Lanford,T.Tanaka,Y.Otoki等的Recessed-gate?enhancement-mode?GaN?HEMT?with?high?threshold?voltage，ELECTRONICS?LETTERS2005，Vol.41，No.7，2005。在AlGaN/GaN?HEMT器件中采用槽柵結(jié)構(gòu)能夠有效的增加器件的頻率特性。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為了克服上述的不足，提供了一種基于有機(jī)介質(zhì)的高性能AlGaN/GaN?HEMT開關(guān)器件結(jié)構(gòu)及其制作方法。?

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：?

一種基于復(fù)合偶極層的AlGaN/GaN?HEMT開關(guān)器件結(jié)構(gòu)，從下往上依次包括襯底、GaN緩沖層、AlN隔離層、GaN溝道層、AlGaN本征層和AlGaN摻雜層，所述AlGaN摻雜層上間隔設(shè)有源極、有機(jī)絕緣層和漏極，所述漏極與所述有機(jī)絕緣層之間設(shè)有鈍化層，所述有機(jī)絕緣層與所述AlGaN摻雜層上設(shè)有ITO柵電極，所述ITO柵電極與所述源極之間設(shè)有鈍化層，所述鈍化層與所述源極之間淀積有LiF層，所述源極和LiF層上淀積有AL金屬層。?

所述襯底材料為藍(lán)寶石、碳化硅、GaN或MgO。?

所述AlGaN摻雜層中Al的組分含量在0～1之間，Ga的組分含量與Al的組分含量之和為1。?

所述有機(jī)絕緣層為PTFE層。?

所述鈍化層中包括Si3N4、Al2O3、HfO2和HfSiO中的一種或多種。?

上述一種基于復(fù)合偶極層的AlGaN/GaN?HEMT開關(guān)器件結(jié)構(gòu)通過以下方法制作：?

(1)對外延生長的AlGaN/GaN材料進(jìn)行有機(jī)清洗，用流動的去離子水清洗并放入HCl:H₂O＝1:1的溶液中進(jìn)行腐蝕30～60s，最后用流動的去離子水清洗并用高純氮?dú)獯蹈桑?

(2)對清洗干凈的AlGaN/GaN材料進(jìn)行光刻和干法刻蝕，形成有源區(qū)臺面；?

(3)對制備好臺面的AlGaN/GaN材料進(jìn)行光刻，形成源漏區(qū)，放入電子束蒸發(fā)臺中淀積歐姆接觸金屬Ti/Al/Ni/Au＝(20/120/45/50nm)并進(jìn)行剝離,最后在氮?dú)猸h(huán)境中進(jìn)行850℃35s的快速熱退火，形成歐姆接觸；?