[發(fā)明專利]增強(qiáng)型鰭式絕緣柵高電子遷移率晶體管

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• 申請日: 2017-09-26
• 公開（公告）號: CN109560131A
• 公開（公告）日: 2019-04-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉梅
• 申請（專利權(quán)）人: 南京譽凱電子科技有限公司
• 主分類號: H01L29/778
• 分類號: H01L29/778;H01L29/78;H01L21/336
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種增強(qiáng)型鰭式絕緣柵高電子遷移率晶體管，自下而上包括襯底(1)、GaN緩沖層(2)、GaN溝道層(3)、AlGaN勢壘層(4)、柵介質(zhì)層(5)、鈍化層(6)和柵、源、漏電極，GaN溝道層和AlGaN勢壘層形成AlGaN/GaN異質(zhì)結(jié)，AlGaN/GaN異質(zhì)結(jié)生成二維電子氣，其特征在于：

柵電極采用凹槽柵結(jié)構(gòu)，且包裹在AlGaN/GaN異質(zhì)結(jié)的兩側(cè)和上方，形成三維柵結(jié)構(gòu)；

柵電極與AlGaN/GaN異質(zhì)結(jié)之間設(shè)有一層高介電常數(shù)的柵介質(zhì)；

源、漏電極設(shè)在AlGaN/GaN異質(zhì)結(jié)的兩端，以實現(xiàn)與二維電子氣的直接接觸。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的增強(qiáng)型鰭式絕緣柵高電子遷移率晶體管，其中的襯底(1)采用藍(lán)寶石或SiC或Si。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的增強(qiáng)型鰭式絕緣柵高電子遷移率晶體管，其中緩沖層(2)采用GaN，厚度為1.5～3μm。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的增強(qiáng)型鰭式絕緣柵高電子遷移率晶體管，其中溝道層(3)為GaN，厚度為5nm。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的增強(qiáng)型鰭式絕緣柵高電子遷移率晶體管，其中勢壘層(4)采用AlGaN，厚度是10～20nm，Al組分為10％～30％。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的增強(qiáng)型鰭式絕緣柵高電子遷移率晶體管，其中柵介質(zhì)層(5)采用SiN或Al₂O₃，厚度是5～10nm。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的增強(qiáng)型鰭式絕緣柵高電子遷移率晶體管，其中凹槽柵的凹槽深度是3～8nm。

8.一種增強(qiáng)型鰭式絕緣柵高電子遷移率晶體管的制作方法，包括如下步驟：

1)在Si面SiC或c面藍(lán)寶石或Si襯底上，利用金屬有機(jī)化合物化學(xué)氣相淀積MOCVD生長1～3μm的GaN緩沖層；

2)在GaN緩沖層上生長5nm厚的GaN溝道層；

3)在GaN溝道層上生長10～20nm的AlGaN勢壘層；

4)通過刻蝕AlGaN勢壘層、GaN溝道層和GaN緩沖層的邊緣部分，形成鰭型AlGaN/GaN異質(zhì)結(jié)；

5)在GaN溝道層和AlGaN勢壘層兩端制作源、漏電極；

6)利用原子層淀積ALD或等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相淀積PECVD技術(shù)在AlGaN、GaN和源、漏電極表面生長鈍化層；

7)先刻蝕掉AlGaN勢壘層上面的鈍化層，再在AlGaN勢壘層上表面進(jìn)行刻蝕，形成凹槽；

8)在凹槽處利用原子層淀積ALD設(shè)備淀積柵介質(zhì)層；

9)在柵介質(zhì)層上光刻柵形狀，并用電子束蒸發(fā)制備柵電極；

10)利用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相淀積PECVD設(shè)備在電極表面淀積SiN鈍化層，刻蝕掉電極鍵合點上多余的鈍化層，并進(jìn)行金屬互連蒸發(fā)，完成器件的制備。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述增強(qiáng)型鰭式絕緣柵高電子遷移率晶體管的制備方法，其中步驟2)中生長的工藝條件是：反應(yīng)氣體為三甲基鎵和氨氣，生長溫度為850℃，壓強(qiáng)為1.5×10⁴Pa。

10.根據(jù)權(quán)利要求8所述增強(qiáng)型鰭式絕緣柵高電子遷移率晶體管的制備方法，其中步驟4)中鰭型AlGaN/GaN異質(zhì)結(jié)，其寬度為200～500nm。