[發明專利]基于Metal/Insulator/AlGaN/GaN疊層MIS結構的負微分電阻器件及制備方法

在審

• 申請號: 201510072456.3
• 申請日: 2015-02-11
• 公開（公告）號: CN104599975A
• 公開（公告）日: 2015-05-06
• 發明（設計）人: 程新紅;沈玲燕;王中健;夏超;曹鐸;鄭理;王謙;俞躍輝
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海微系統與信息技術研究所
• 主分類號: H01L21/339
• 分類號: H01L21/339;H01L29/762;H01L29/06
• 代理公司: 上海光華專利事務所 31219
• 代理人: 余明偉

1.一種基于Metal/Insulator/AlGaN/GaN疊層MIS結構的負微分電阻器件的制備方法，其特征在于，包括步驟：

1)提供一包括依次層疊的襯底、GaN層及AlGaN層的基片；

2)于基片的AlGaN層上形成掩膜層，并刻蝕去除非器件區域的掩膜層、AlGaN、及GaN層形成AlGaN/GaN異質結平臺；

3)于所述AlGaN/GaN異質結平臺外圍形成退火后與二維電子氣接觸的歐姆接觸電極；

4)于所述AlGaN/GaN異質結平臺表面形成絕緣層；

5)于所述絕緣層表面形成柵金屬層；

6)于器件表面形成表面鈍化層；

7)去除柵金屬層及歐姆接觸電極表面的鈍化層，露出柵金屬層及歐姆接觸電極。

2.根據權利要求1所述的基于Metal/Insulator/AlGaN/GaN疊層MIS結構的負微分電阻器件的制備方法，其特征在于：所述基片中的GaN層及AlGaN層之間形成有AlGaN/GaN異質結結構，異質結界面處存在二維電子氣，所述AlGaN層的厚度為15～30nm。

3.根據權利要求1所述的基于Metal/Insulator/AlGaN/GaN疊層MIS結構的負微分電阻器件的制備方法，其特征在于：步驟1)還包括對所述基片進行清洗的步驟。

4.根據權利要求1所述的基于Metal/Insulator/AlGaN/GaN疊層MIS結構的負微分電阻器件的制備方法，其特征在于：步驟2)中，所述AlGaN/GaN異質結平臺為圓臺。

5.根據權利要求1所述的基于Metal/Insulator/AlGaN/GaN疊層MIS結構的負微分電阻器件的制備方法，其特征在于：步驟3)中，采用電子束蒸發工藝及lift-off工藝制作所述歐姆接觸電極。

6.根據權利要求1所述的基于Metal/Insulator/AlGaN/GaN疊層MIS結構的負微分電阻器件的制備方法，其特征在于：所述歐姆接觸電極包括依次層疊的Ti層、Al層、Ti層及Au層，所述Ti層的厚度為15～25nm，所述Al層的厚度為75～125nm，所述Ti層的厚度為40～60nm，所述Au層的厚度為75～125nm，所述退火為于800～900℃下，N₂氣氛中退火15～45s。

7.根據權利要求1所述的基于Metal/Insulator/AlGaN/GaN疊層MIS結構的負微分電阻器件的制備方法，其特征在于：步驟4)中，采用等離子增強原子層沉積高k介質層作為絕緣層，所述高k介質層的厚度為10～20nm。

8.根據權利要求1所述的基于Metal/Insulator/AlGaN/GaN疊層MIS結構的負微分電阻器件的制備方法，其特征在于：采用電子束蒸發工藝及lift-off工藝制備所述柵金屬層。

9.一種基于Metal/Insulator/AlGaN/GaN疊層MIS結構的負微分電阻器件，其特征在于，包括：

襯底；

AlGaN/GaN異質結平臺，位于所述襯底之上；

歐姆接觸電極，位于所述AlGaN/GaN異質結平臺外圍，與AlGaN/GaN界面的二維電子氣接觸；

絕緣層，位于所述AlGaN/GaN異質結平臺之上；

柵金屬層，位于所述絕緣層之上；

鈍化層，覆蓋于器件表面，并于所述歐姆接觸電極及柵金屬層對應位置具有開孔。

10.根據權利要求9所述的基于Metal/Insulator/AlGaN/GaN疊層MIS結構的負微分電阻器件，其特征在于：所述基片中的GaN層及AlGaN層之間形成有AlGaN/GaN異質結結構，異質結界面處存在二維電子氣，所述AlGaN層的厚度為15～30nm。

11.根據權利要求9所述的基于Metal/Insulator/AlGaN/GaN疊層MIS結構的負微分電阻器件，其特征在于：所述AlGaN/GaN異質結平臺為圓臺，所述AlGaN/GaN異質結平臺的半徑為150～250μm，高度為300～400nm。