[發明專利]一種氮化鎵高電子遷移率晶體管及其制備方法

在審

• 申請號: 202210760389.4
• 申請日: 2022-06-29
• 公開（公告）號: CN115172459A
• 公開（公告）日: 2022-10-11
• 發明（設計）人: 李國強
• 申請（專利權）人: 河源市眾拓光電科技有限公司
• 主分類號: H01L29/778
• 分類號: H01L29/778;H01L29/423;H01L21/335
• 代理公司: 廣州市越秀區哲力專利商標事務所(普通合伙) 44288
• 代理人: 駱志豪

1.一種氮化鎵高電子遷移率晶體管，包括HEMT外延片、源極、柵極和漏極，其特征在于：所述HEMT外延片頂部包括AlGaN勢壘層，所述源極和漏極分別與AlGaN勢壘層表面形成歐姆接觸，所述柵極底部設有半圓弧形柵結構，且所述半圓弧形柵結構延伸至AlGaN勢壘層內部形成肖特基接觸。

2.如權利要求1所述的氮化鎵高電子遷移率晶體管，其特征在于：所述AlGaN勢壘層表面設有鈍化層，所述源極、柵極和漏極穿過所述鈍化層與AlGaN勢壘層接觸，且所述鈍化層將所述源極、柵極和漏極分別隔離。

3.如權利要求1所述的氮化鎵高電子遷移率晶體管，其特征在于：所述源極和漏極分別為Ti、Al、Ni和Au金屬中的至少一種；所述柵極為Ni和/或Au金屬。

4.如權利要求1所述的氮化鎵高電子遷移率晶體管，其特征在于：所述HEMT外延片包括自下而上依次層疊的襯底、成核層、緩沖層、GaN溝道層、AlGaN勢壘層和鈍化層。

5.如權利要求4所述的氮化鎵高電子遷移率晶體管，其特征在于：所述襯底為Si、SiC、GaN、藍寶石和金剛石中的任一種。

6.如權利要求4所述的氮化鎵高電子遷移率晶體管，其特征在于：所述成核層為AlN層；

所述緩沖層為GaN、AlGaN和InGaN中的一種或兩種以上組合；

所述鈍化層為Si₃N₄、AlN、SiO₂和Al₂O₃中的任一種或兩種以上組合。

7.如權利要求4-6任一項所述的氮化鎵高電子遷移率晶體管，其特征在于：所述成核層的厚度為1～5nm，所述緩沖層的厚度為2～4μm，所述GaN溝道層的厚度為0.1～0.2μm，所述AlGaN勢壘層的厚度為0.02～0.03μm，所述鈍化層的厚度為0.2～0.5um。

8.一種氮化鎵高電子遷移率晶體管的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1，在HEMT外延片中與源極和漏極對應的區域進行刻蝕，直至暴露AlGaN勢壘層，得到第一刻蝕外延片；

S2，對所述第一刻蝕外延片的刻蝕區域沉積金屬并高溫退火形成與AlGaN勢壘層歐姆接觸的源極和漏極，得到電極外延片；

S3，在所述電極外延片中與柵極對應的區域進行刻蝕，直至暴露AlGaN勢壘層，得到第二刻蝕外延片；

S4，對所述第二刻蝕外延片中的柵極刻蝕區域底部光刻出半圓弧形柵槽，然后濺射金屬形成與AlGaN勢壘層肖特基接觸的柵極，得到氮化鎵高電子遷移率晶體管。

9.如權利要求8所述的氮化鎵高電子遷移率晶體管的制備方法，其特征在于：步驟S1和S3中，刻蝕的方法為化學腐蝕處理；

步驟S2中，沉積的方法為采用電子束蒸發沉積導電金屬，所述導電金屬為Ti、Al、Ni和Au金屬中的至少一種；

步驟S4中，濺射的方法為采用中頻磁控濺射法，在真空度P≤1.0×10^-3Pa條件下，通入惰性氣體進行輝光清洗后，濺射Ni和/或Au金屬。

10.如權利要求8所述的氮化鎵高電子遷移率晶體管的制備方法，其特征在于，所述HEMT外延片的制備方法包括：在襯底上依次生長成核層、緩沖層、GaN溝道層、AlGaN勢壘層和鈍化層；

所述成核層的材料組分為AlN，生長溫度為800～1050℃，厚度為1～5nm；

所述緩沖層的材料組分為GaN、AlGaN和InGaN中的一種或兩種以上組合，生長溫度為900～1100℃，厚度為2～4μm；

所述GaN溝道層的生長溫度為850～1000℃，厚度為0.1～0.2μm；

所述AlGaN勢壘層的生長溫度為800～950℃，厚度為0.02～0.03μm；

所述鈍化層的材料組分為Si₃N₄、AlN、SiO₂和Al₂O₃中任一種或兩種以上組合，生長溫度為230～320℃，厚度為0.2～0.5um。