[發明專利]基于質子輻照處理的金剛石基InAlN/GaN高電子遷移率晶體管及制備方法

有效

• 申請號: 202110028079.9
• 申請日: 2021-01-11
• 公開（公告）號: CN112736135B
• 公開（公告）日: 2022-04-19
• 發明（設計）人: 許晟瑞;許文強;贠博祥;張金風;彭利萍;張雅超;周弘;張進成;郝躍
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: H01L29/20
• 分類號: H01L29/20;H01L29/778;H01L21/335;H01L21/02;H01L23/373
• 代理公司: 陜西電子工業專利中心 61205
• 代理人: 王品華

1.一種基于質子輻照處理的金剛石基InAlN/GaN高電子遷移率晶體管的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

1)對襯底進行清洗和烘干：

1a)將金剛石襯底放入盛有丙酮溶液的容器內，將其放入超聲波清洗槽中清洗30-35min；

1b)將清洗后的金剛石襯底取出并放入烘干箱內在65-70℃的溫度下進行烘干處理；

1c)將烘干后的金剛石襯底放入稀鹽酸溶液中浸泡45-50s；

1d)將浸泡后的金剛石襯底取出并放入烘干箱內，在120-130℃的溫度下再次進行烘干處理；

2)質子輻照處理：

采用清潔夾具將烘干后的金剛石襯底轉移到電子-質子雙束加速器中，保持樣品倉真空度在10^－5Pa，并注入劑量為1×10¹¹-9×10¹⁸cm²，能量為0.5-10MeV的質子，對金剛石襯底進行5-10mins的輻照處理；

3)制作InAlN/GaN異質結：

3a)將質子輻照處理后的金剛石襯底置于MOCVD設備腔體中，生長厚度為20-30nm的GaN溝道層；

3b)在GaN溝道層上生長厚度為10-15nm、Al組分為80％-85％的InAlN勢壘層，完成InAlN/GaN異質結的制作；

4)制作源極和漏極：

采用標準光刻工藝，在InAlN勢壘層的左側和右側進行刻蝕后，采用電子束蒸發技術沉積Ti/Al/Ni/Au多層金屬電極，其中金屬Ti的厚度為30-40nm，金屬Al的厚度為50-60nm，金屬Ni的厚度為20-30nm，金屬Au的厚度為70-90nm，并在800-950℃的溫度下的N₂氛圍中快速熱退火1-2min，完成源極和漏極的制作；

5)制作金屬柵極：

采用電子束蒸發技術在InAlN勢壘層上沉積Ni/Au雙層結構，其中金屬Ni的厚度為40-60nm，金屬Au的厚度為60-80nm，并在650-750℃的溫度下快速退火3-5min，獲得金屬柵極，完成InAlN/GaN高電子遷移率晶體管的制備。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于：3a)中在金剛石襯底上生長GaN溝道層，工藝條件如下：

反應室溫度為1000-1050℃，

保持反應室壓力為20-60Torr，

向反應室中同時通入流量為2500-3000sccm的氨氣、流量為50-80sccm的鎵源這兩種氣體。

3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于：3b)中在GaN溝道層上生長InAlN層，工藝條件如下：

反應室溫度為900-1050℃，

保持反應室壓力為100-250Torr，

向反應室同時通入流量為5000-6000sccm的氨氣、流量為10-50sccm的銦源和流量為80-120sccm的鋁源這三種氣體。