[發(fā)明專利]一種二維AlN/GaN HEMT射頻器件及其制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010557522.7
• 申請日: 2020-06-18
• 公開（公告）號: CN111785783A
• 公開（公告）日: 2020-10-16
• 發(fā)明（設計）人: 李國強;孫佩椰;王文樑
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: H01L29/778
• 分類號: H01L29/778;H01L21/335
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 王東東

1.一種二維AlN/GaN HEMT射頻器件，其特征在于，包括襯底、GaN溝道層、二維AlN勢壘層、SiN_X鈍化層、漏金屬電極、源金屬電極和柵金屬電極，其中：

所述襯底、GaN溝道層和二維AlN勢壘層由下至上依次層疊；

所述SiN_X鈍化層覆蓋在除源金屬電極、漏金屬電極及柵金屬電極區(qū)域外的二維AlN勢壘層上表面區(qū)域；

所述漏金屬電極和源金屬電極分別位于二維AlN勢壘層上未被SiN_X鈍化層覆蓋的兩側區(qū)域，漏金屬電極和源金屬電極與二維AlN勢壘層之間形成歐姆接觸；

所述柵金屬電極位于二維AlN勢壘層的中間區(qū)域，柵金屬電極與二維AlN勢壘層之間形成肖特基接觸；

所述二維AIN勢壘層的厚度為3～5nm。

2.根據權利要求1所述的一種二維AlN/GaN HEMT射頻器件，其特征在于，所述柵金屬電極為T型柵，柵長為50～200nm；

所述GaN溝道層的厚度為1～5μm；

所述SiN_X鈍化層的厚度為50～100nm；

所述漏金屬電極和源金屬電極由Ti、Al、Ni和Au四層金屬組成；

所述柵金屬電極由Ni和Au兩層金屬組成。

3.一種如權利要求1-2任一項所述的二維AlN/GaN HEMT射頻器件的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1在襯底上外延生長GaN溝道層；

S2將石墨烯層轉移至S1的外延層實現范德華力結合；

S3將S2獲得外延片進行退火處理，獲得原子級平整的表面；

S4將S3獲得的外延片轉移至MOCVD生長室內進行鈍化處理及生長二維AlN勢壘層；

S5將S4獲得的外延片放進去離子水中超聲去除二維AlN勢壘層上的石墨烯；

S6在二維AIN勢壘層上生長SiN_X鈍化層；

S7在SiN_X鈍化層上依次刻蝕源、漏金屬電極及柵金屬電極。

4.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述S1中外延生長GaN溝道層采用金屬郵寄化學氣相沉積進行生長制備，生長溫度為850-950℃。

5.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述S2中，石墨烯轉移，具體為：將石墨烯層釋放到水中，利用除泡膜去除石墨烯表面的氣泡，將除完氣泡的石墨烯膜層轉移至S1的外延層上。

6.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述S4中鈍化處理，具體是在MOCVD生長室內通入H₂，加熱襯底溫度至900～1000℃，打開石墨烯層并鈍化襯底表面，其中H₂流量保持為80～100sccm，通入H₂的時間為5～10min。

7.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述生長二維AlN勢壘層，具體為：在襯底溫度為900～1000℃下，通入三甲基鋁與NH₃在襯底表面作用，使Al、N原子進入石墨烯層與外延層之間并反應形成AlN，保持TMAl流量為200～300sccm，NH₃流量為10～30sccm，通入三甲基鋁、NH₃的時間均為40～60s。

8.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述SiN_X鈍化層采用等離子增強化學氣相沉積生長制備，生長溫度為230～320℃。

9.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述S3中，退火溫度為950～1050℃，退火時間為0.5～1h。

10.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述S5中，超聲功率為100W，超聲時間為10-20min。