[發明專利]InAlN/AlGaN增強型高電子遷移率晶體管及其制作方法

有效

• 申請號: 201410570899.0
• 申請日: 2014-10-23
• 公開（公告）號: CN104393039B
• 公開（公告）日: 2017-02-15
• 發明（設計）人: 薛軍帥;李姚;郝躍;張進成
• 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;H01L29/423;H01L29/06;H01L29/20;H01L21/335;H01L21/28
• 代理公司: 陜西電子工業專利中心61205
• 代理人: 王品華,朱衛星

1.一種InAlN/AlGaN增強型高電子遷移率晶體管，自下而上，包括襯底、AlN成核層、溝道層和AlN界面插入層，該插入層上設有勢壘層和源漏區歐姆接觸，勢壘層上設有絕緣柵介質層，絕緣柵介質層上設有柵電極，源漏區歐姆接觸上設有源、漏電極，其特征在于：

勢壘層，采用厚度為4-13nm的In_0.17Al_0.83N材料；

溝道層，采用Al_xGa_1-xN材料，且其Al組分x在5％-20％之間，材料厚度在400nm-1000nm之間；

絕緣柵介質層，是通過氧化勢壘層In_0.17Al_0.83N形成厚度為3-10nm的Al₂O₃。

2.如權利要求1所述的InAlN/AlGaN增強型高電子遷移率晶體管，襯底采用藍寶石或Si材料或SiC材料。

3.一種InAlN/AlGaN增強型高電子遷移率晶體管的制作方法，包括如下步驟：

(1)在襯底基片上，利用金屬有機物化學氣相淀積方法生長AlN成核層；

(1a)在襯底基片上以610-630℃的低溫生長厚度為20-40nm的低溫AlN層；

(1b)在低溫AlN層上以1050-1080℃的高溫生長厚度為60-200nm的高溫AlN層；

(2)用金屬有機物化學氣相淀積方法，在成核層上生長厚度為400nm-1000nm的Al_xGa_1-xN溝道層，其中Al組分x在5％-20％之間；

(3)用金屬有機物化學氣相淀積方法，在溝道層上生長厚度為0.8-1.4nm的AlN界面插入層；

(4)用金屬有機物化學氣相淀積方法，在界面插入層上生長厚度為4-13nm的In_0.17Al_0.83N勢壘層；

(5)采用氧等離子體處理工藝，對In_0.17Al_0.83N勢壘層表面進行氧化，形成厚度為3-10nm的Al₂O₃絕緣柵介質層；

(6)采用電子束蒸發工藝，在絕緣柵介質層上淀積厚度為0.01～0.05μm/0.1～0.5μm的Ni/Au金屬組合，形成柵電極；

(7)在柵電極兩側對In_0.17Al_0.83N勢壘層進行干法刻蝕處理，形成源漏歐姆接觸區域；

(8)用金屬有機物化學氣相淀積方法在源漏歐姆接觸區域生長n型重摻雜的GaN層：

(8a)在源漏歐姆接觸區域以700-740℃的低溫生長厚度為2-5nm的低溫GaN層；

(8b)在低溫GaN層上以940-960℃的高溫生長厚度為5-20nm的Si摻雜高溫GaN層，其中Si的劑量為(0.1-1)x10²⁰cm^-3；

(9)采用電子束蒸發工藝，在源漏電極圖形區先淀積厚度為0.01～0.05μm/0.06～0.15μm/0.03～0.08μm/0.03～0.05μm的歐姆接觸金屬Ti/Al/Ni/Au，再在830℃下退火，形成源漏電極，完成器件制作。

4.如權利要求3所述的高壓InAlN/AlGaN高電子遷移率晶體管的制作方法，其中所述步驟(1)中用金屬有機物化學氣相淀積在襯底上生長AlN成核層，包含兩步工藝：

在襯底上生長低溫AlN層的工藝條件是：溫度為610-630℃，壓強為40Torr，氨氣流量為1500sccm，鋁源流量為4sccm，氫氣流量為2500sccm；

在低溫AlN層上生長高溫AlN層的工藝條件是：溫度為1050-1080℃，壓強為40Torr，氨氣流量為1500sccm，鋁源流量為13sccm，氫氣流量為2500sccm。

5.如權利要求3所述的InAlN/AlGaN增強型高電子遷移率晶體管的制作方法，其中所述步驟(2)中的金屬有機物化學氣相淀積，其工藝條件為：溫度為1040～1080℃，壓強為40Torr，氨氣流量為1500sccm，鎵源流量為90sccm，鋁源流量為4-18sccm，氫氣流量為2500sccm。