[實用新型]一種新型MIS-HEMT器件結構

有效

• 申請號: 201921696373.1
• 申請日: 2019-10-11
• 公開（公告）號: CN209766428U
• 公開（公告）日: 2019-12-10
• 發明（設計）人: 李邁克
• 申請（專利權）人: 中證博芯(重慶)半導體有限公司
• 主分類號: H01L29/778
• 分類號: H01L29/778;H01L21/28;H01L21/335
• 代理公司: 50218 重慶信航知識產權代理有限公司
• 代理人: 穆祥維

本實用新型提供一種新型MIS?HEMT器件結構，包括襯底，襯底的表面形成有1～2μm厚的緩沖層，緩沖層的表面形成有30～35nm厚的勢壘層，勢壘層的表面形成有圖形化的源電極和漏電極，源電極和漏電極之間由溝道勢壘層直接氧化生成有金屬氧化物絕緣層，金屬氧化物絕緣層與源漏電極下的勢壘層表面平齊，并在金屬氧化物絕緣層的表面形成有柵電極。本申請在適當增加現有HEMT半導體器件中勢壘層厚度基礎上直接制備高質量金屬氧化物絕緣層作為高K柵絕緣層，由此能夠降低器件漏電流，提升器件性能穩定性，降低器件關鍵特性的惡化可能，制備方法在兼容現有HEMT器件制備流程前提下，只需增加一步氧化工藝即可成功實現器件制備，簡化了器件制備流程。

技術領域

本實用新型涉及半導體技術領域，具體涉及一種新型MIS-HEMT器件結構。

背景技術

以GaAs和GaN為主的化合物HEMT(High Electron Mobility Transistor，高電子遷移率晶體管)半導體器件具有超高頻和大功率等優勢，當前在無線5G通信和雷達領域等具有廣闊的應用前景。然而傳統的肖特基柵極的HEMT器件漏電問題較為嚴重，易造成器件的擊穿電壓、效率、增益等關鍵性能的惡化。為了有效抑制柵極電流，目前在傳統的化合物HEMT結構的柵極有引入金屬-絕緣體-半導體(MIS)結構形成MIS-HEMT器件成為有效解決方法。然而，本實用新型的發明人經過研究發現，現有引入金屬-絕緣體-半導體(MIS)結構形成MIS-HEMT器件的制備流程較為復雜，因此如何有效制備出高K柵絕緣層成為該技術的焦點。

實用新型內容

針對現有技術中為了有效抑制化合物HEMT器件柵極電流，目前有通過引入金屬-絕緣體-半導體(MIS)結構來形成MIS-HEMT器件，但是該MIS結構來形成MIS-HEMT器件會導致器件制備流程較為復雜的技術問題，本實用新型提供一種新型MIS-HEMT器件結構。

為了解決上述技術問題，本實用新型采用了如下的技術方案：

一種新型MIS-HEMT器件結構，包括襯底，所述襯底的表面形成有1～2μm厚的緩沖層，所述緩沖層的表面形成有30～35nm厚的勢壘層，所述勢壘層的表面形成有圖形化的源電極和漏電極，所述源電極和漏電極之間由溝道勢壘層直接氧化生成有金屬氧化物絕緣層，所述金屬氧化物絕緣層與源漏電極下的勢壘層表面平齊，并在所述金屬氧化物絕緣層的表面形成有柵電極。

進一步，所述襯底的材質為Si、SiC或藍寶石。

進一步，所述緩沖層的材質為未摻雜GaAs或未摻雜GaN。

進一步，所述勢壘層的材質為AlGaAs或AlGaN。

進一步，所述金屬氧化物絕緣層的厚度為3～5nm。

進一步，所述源電極和漏電極選用Ni/Au/Ge/Ni/Au多層金屬結構，所述柵電極選用Ni/Au、Ni/Ti/Au或Ti/Au金屬層疊結構。

本實用新型還提供一種前述新型MIS-HEMT器件結構制備方法，所述方法包括以下步驟：

S1、利用MOCVD在襯底表面依次層疊制備1～2μm厚的緩沖層單晶薄膜和30～35nm厚的勢壘層單晶薄膜；

S2、對緩沖層單晶薄膜和勢壘層單晶薄膜通過光刻工藝，得到圖形化的緩沖層和勢壘層薄膜；

S3、通過磁控濺射或電子束蒸鍍，在勢壘層薄膜表面沉積多層金屬，并通過光刻工藝，得到圖案化源電極和漏電極；

S4、先通過O₂等離子或者紫外線照射方法，使得未被源電極和漏電極保護的勢壘層初步氧化，然后在O₂氣氛下以450～500℃高溫退火，使勢壘層進一步氧化生成高質量金屬氧化物絕緣層作為柵絕緣層，所述金屬氧化物絕緣層與源漏電極下的勢壘層表面平齊；