[發(fā)明專利]基于高K材料的疊柵AlGaN/GaN高電子遷移率MOS器件

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710636978.0
• 申請(qǐng)日: 2017-07-19
• 公開（公告）號(hào): CN109285890A
• 公開（公告）日: 2019-01-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳紹飛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 吳紹飛
• 主分類號(hào): H01L29/78
• 分類號(hào): H01L29/78;H01L29/778;H01L29/51;H01L21/336
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.基于高K材料的疊柵AlGaN/GaN高電子遷移率MOS器件，自下而上包括：襯底(1)、AlN成核層(2)、GaN緩沖層(3)、AlGaN勢(shì)壘層(4)、柵介質(zhì)層(5)，源級(jí)(7)和漏級(jí)(8)分別位于AlGaN勢(shì)壘層(4)的兩端，柵極(6)位于柵介質(zhì)層(5)的上部，其特征在于：

柵介質(zhì)層(5)包括：Al₂O₃過渡層(501)和介電常數(shù)大于Al₂O₃介電常數(shù)的高K介質(zhì)層(502)，該高K介質(zhì)層(502)位于Al₂O₃過渡層(501)的上部，用于提高柵控能力。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于高K材料的疊柵AlGaN/GaN高電子遷移率MOS器件，其特征在于襯底(1)采用藍(lán)寶石、碳化硅或其他外延襯底材料。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于高K材料的疊柵AlGaN/GaN高電子遷移率MOS器件，其特征在于Al₂O₃過渡層(501)的厚度為2nm-3nm，高K介質(zhì)層(502)的厚度為3nm-5nm。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于高K材料的疊柵AlGaN/GaN高電子遷移率MOS器件，其特征在于AlN成核層(2)的厚度為0.5μm-1μm。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于高K材料的疊柵AlGaN/GaN高電子遷移率MOS器件，其特征在于GaN緩沖層(3)的厚度為2μm-3μm。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于高K材料的疊柵AlGaN/GaN高電子遷移率MOS器件，其特征在于AlGaN勢(shì)壘層(4)的厚度為20nm-30nm。

7.一種基于高K材料的疊柵AlGaN/GaN高電子遷移率MOS器件的制作方法，包括如下步驟：

1)選用襯底并進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)RCA清洗；

2)在清洗后的襯底上使用金屬有機(jī)化合物氣相淀積MOCVD技術(shù)外延厚度為0.5μm-1μm的AlN成核層；

3)使用金屬有機(jī)化合物氣相淀積MOCVD技術(shù)在AlN成核層上淀積厚度為2μm-3μm的GaN緩沖層；

4)使用金屬有機(jī)化合物氣相淀積MOCVD技術(shù)在GaN緩沖層上淀積厚度為20nm-30nm的AlGaN勢(shì)壘層形成AlGaN/GaN異質(zhì)結(jié)襯底；

5)使用原子層淀積ALD技術(shù)在AlGaN/GaN異質(zhì)結(jié)襯底上淀積厚度為2nm的Al₂O₃過渡層；

6)使用原子層淀積ALD技術(shù)在Al₂O₃過渡層上淀積厚度為3nm-5nm的高K介質(zhì)層，形成疊柵介質(zhì)層；

7)將形成疊柵介質(zhì)層的AlGaN/GaN異質(zhì)結(jié)襯底置于溫度為750-850℃的氮?dú)猸h(huán)境中，退火50-70s；

8)在疊柵介質(zhì)層上，采用金屬熱蒸發(fā)技術(shù)淀積柵電極；

9)將完成柵電極淀積的AlGaN/GaN異質(zhì)結(jié)襯底置于溫度為550-650℃的氮?dú)猸h(huán)境中，退火25-35s；

10)通過光刻與刻蝕工藝，在完成快速退火的AlGaN/GaN異質(zhì)結(jié)襯底上，制作出源區(qū)和漏區(qū)；

11)采用金屬熱蒸發(fā)技術(shù)在AlGaN/GaN高電子遷移率器件的源區(qū)和漏區(qū)上制作出漏級(jí)和源級(jí)，完成器件制作。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中步驟1所述的標(biāo)準(zhǔn)RCA清洗，按如下步驟進(jìn)行：

首先，將襯底放在鹽酸∶雙氧水∶去離子水＝1∶1∶5的溶液中清洗，去除襯底片上的活潑金屬、金屬氧化物和氫氧化物等雜質(zhì)；

然后，將其放在氫氟酸溶液內(nèi)浸泡30秒，去除襯底上的自然氧化物；

最后，進(jìn)行去離子水沖洗，并用氮?dú)獯蹈伞?/p>

9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中步驟2、3、4中的MOCVD技術(shù)，其工藝條件為：

三乙基鎵、三甲基鋁和高純氨氣分別作為鎵源、鋁源和氮源；

溫度為1000℃-1100℃；

反應(yīng)室壓力為40托-80托。