[發明專利]一種基于柵結構的增強型AlGaN/GaNHEMT器件結構及其制作方法

有效

• 申請號: 201410312271.0
• 申請日: 2014-07-02
• 公開（公告）號: CN104037219B
• 公開（公告）日: 2017-01-18
• 發明（設計）人: 馮倩;董良;代波;杜鍇;陸小力;馬曉華;鄭雪峰;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;H01L29/51;H01L21/335
• 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

1.一種基于Γ柵結構的增強型AlGaN/GaNHEMT器件結構，其特征在于，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、AlGaN摻雜層，所述AlGaN摻雜層上間隔設有源極、有機絕緣層和漏極，所述有機絕緣層上依次設有ITO柵電極，和high-k介質層，所述high-k介質上設有ITO柵電極，上述結構的頂層還間隔淀積有鈍化層。

2.根據權利要求1所述的基于Γ柵結構的增強型AlGaN/GaNHEMT器件結構，其特征在于，所述襯底材料為藍寶石、碳化硅、GaN或MgO。

3.根據權利要求1所述的基于Γ柵結構的增強型AlGaN/GaNHEMT器件結構，其特征在于，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。

4.根據權利要求1所述的基于Γ柵結構的增強型AlGaN/GaNHEMT器件結構，其特征在于，所述有機絕緣層為PTFE層。

5.根據權利要求1所述的基于Γ柵結構的增強型AlGaN/GaNHEMT器件結構，其特征在于，所述high-k介質為Al₂O₃和HfO₂中的一種。

6.根據權利要求1所述的基于Γ柵結構的增強型AlGaN/GaNHEMT器件結構，其特征在于，所述鈍化層中包括Si3N4、Al2O3、HfO2和HfSiO中的一種或多種。

7.一種基于Γ柵結構的增強型AlGaN/GaNHEMT器件結構的制作方法，其特征在于，包括如下步驟：

(1)對外延生長的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AlGaN/GaN材料進行光刻，形成源漏區，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；

(4)對完成合金的器件進行光刻，形成柵極金屬區域，然后放入氧等離子處理室中對AlGaN表面進行輕度氧化處理，然后放入電子束蒸發臺中：反應室真空抽至4.0*10^-3帕，緩慢加電壓使控制PTFE蒸發速率為0.1nm/s,淀積5～10nm厚的PTFE薄膜，然后再蒸發10nm厚的ITO層，再淀積20～30nm的Al₂O₃，再蒸發200nm的ITO柵電極；

(5)將淀積好的器件放入丙酮溶液中浸泡30～60min，進行超聲剝離，形成浮柵電極結構；

(6)將完成柵極制備的器件放入PECVD反應室淀積SiN鈍化膜；

(7)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，將源極、漏極上面覆蓋的SiN薄膜刻蝕掉；

(8)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。

8.根據權利要求7所述的一種基于Γ柵結構的增強型AlGaN/GaNHEMT器件結構的制作方法，其特征在于，所述步驟(6)中的工藝條件為：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。

9.根據權利要求6所述的一種基于Γ柵結構的增強型AlGaN/GaNHEMT器件結構的制作方法，其特征在于，所述步驟(7)中的工藝條件為：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。