专利汇可以提供一种高性能常关型的GaN场效应晶体管及其制备方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 涉及 半导体 器件制备的技术领域,更具体地,涉及一种高性能常关型的GaN 场效应晶体管 及其制备方法。该器件包括衬底及生长在衬底上的 外延 层、栅介质层、栅极、漏极、源极。所述外延层包括一次 外延生长 的应 力 缓冲层 及GaN 沟道 层,通过掩膜图形化及 刻蚀 工艺,仅在栅极区域保留掩膜,利用原位刻蚀去除接入区的掩膜残留及表面玷污后,选择区域生长AlGaN/GaN 异质结 结构形成凹槽沟道。 栅极金属 覆盖 于凹槽沟道处,器件两端形成源极和漏极区并覆盖金属形成源极和漏极。本发明器件结构和制备工艺简单可靠,原位刻蚀接入区能减少掩膜制备过程中在器件接入区引入的 缺陷 杂质,得到高 质量 的接入区界面,保证二次外延AlGaN/GaN 异质结构 质量,从而提高常关型GaN场效应晶体管的导通性能。,下面是一种高性能常关型的GaN场效应晶体管及其制备方法专利的具体信息内容。
1.一种高性能常关型的GaN场效应晶体管,其特征在于,包括由下往上依次包括衬底(1),应力缓冲层(2),GaN沟道层(3),原位刻蚀接入区的GaN沟道层后生长二次外延层(4),去除栅极掩膜形成凹槽栅结构并在表面沉积一层栅介质层(5),器件两端去除栅介质层(5)并形成源极(6)和漏极(7),凹槽栅极区域的栅介质层(5)上覆盖有栅极(8)。
2.根据权利要求1所述的一种高性能常关型的GaN场效应晶体管,其特征在于:所述的衬底(1)为蓝宝石衬底、碳化硅衬底、硅衬底、氮化镓自支撑衬底中的任一种。
3.根据权利要求1所述的一种高性能常关型的GaN场效应晶体管,其特征在于:所述的应力缓冲层(2)为AlGaN、GaN、AlN的任一种或组合;应力缓冲层厚度为100nm 10μm。
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4.根据权利要求1所述的一种高性能常关型的GaN场效应晶体管,其特征在于:所述的GaN沟道层(3)为非故意掺杂的GaN沟道层或掺杂的高阻GaN沟道层,所述掺杂高阻层的掺杂元素为碳或铁;在凹槽区域下的GaN沟道层厚度为100nm 20μm,相比较下接入区下的GaN沟~
道层厚度减少10 50nm。
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5.根据权利要求1所述的一种高性能常关型的GaN场效应晶体管,其特征在于:所述的二次外延层(4)为AlGaN/GaN异质结,AlGaN层厚度为10 50nm,其中铝组分的浓度可变化,~
GaN层厚度为10 500nm。
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6.根据权利要求1所述的一种高性能常关型的GaN场效应晶体管,其特征在于:所述的凹槽栅结构通过原位刻蚀接入区的GaN沟道层(3)去除表面玷污并生长二次外延层(4)来形成,呈现U型或梯形结构。
7.根据权利要求6所述的一种高性能常关型的GaN场效应晶体管,其特征在于:接入区的GaN沟道层(3)在形成栅极掩膜层时存在掩膜残留及杂质引入,原位刻蚀接入区的GaN沟道层(3)可去除接入区表面缺陷态,同时减少环境杂质的引入,得到高质量的二次外延界面。
8.根据权利要求1所述的一种高性能常关型的GaN场效应晶体管,其特征在于:所述的栅介质层(5)为Al2O3或Si3N4化合物,厚度为10 100nm;
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所述的源极(6)和漏极(7)材料为Ti/Al/Ni/Au合金、Ti/Al/Ti/Au合金、Ti/Al/Mo/Au合金或Ti/Al/Ti/TiN合金;栅极(8)材料为Ni/Au合金、Pt/Al合金、Pd/Au合金或TiN/Ti/Al/Ti/TiN合金。
9.权利要求1所述的一种高性能常关型的GaN场效应晶体管的制备方法,其特征在于:
包括以下步骤:
S1、在衬底(1)上生长应力缓冲层(2);
S2、在应力缓冲层(2)上生长GaN沟道层(3);
S3、在GaN沟道层(3)上沉积一层SiO2,作为掩膜层(9);
S4、通过光刻并结合干法或湿法刻蚀方法,保留栅极区域之上的掩膜层(9);
S5、原位刻蚀接入区的GaN沟道层(3),刻蚀深度为10 50nm;
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S6、选择区域生长二次外延层(4),形成凹槽型栅极结构;
S7、去除栅极区域之上的掩膜层(9);
S8、沉积形成栅介质层(5);
S9、干法刻蚀完成器件的台面隔离,同时刻蚀出源极和漏极欧姆接触区域;
S10、在源极和漏极区域蒸镀上源极(6)和漏极(7)金属,并通过欧姆合金退火形成欧姆接触;
S11、在凹槽处栅介质层上的栅极区域蒸镀栅极(8)金属。
10.根据权利要求9所述的一种高性能常关型的GaN场效应晶体管的制备方法,其特征在于:所述步骤S1中的应力缓冲层(2)和步骤S2中的GaN沟道层(3)及步骤S6中的二次外延层(4)的生长方法为金属有机化学气相沉积法、分子束外延法等高质量成膜方法;所述步骤S3中掩膜层(9)的生长方法为等离子体增强化学气相沉积法、原子层沉积法、物理气相沉积法或磁控溅射法;所述步骤S5中的原位刻蚀方法为干法刻蚀,刻蚀气体环境为N2、NH3的任一种或组合;所述步骤S8中的栅介质层的生长方法为低压化学气相沉积法。
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