基于槽栅技术的III族氮化物增强型HEMT及其制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN106549048A(43)申请公布日2017.03.29(21)申请号201510589835.X(22)申请日2015.09.16(71)申请人中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所地址215123江苏省苏州市苏州工业园区独墅湖高教区若水路398号(72)发明人周宇孙钱李水明陈小雪戴淑君高宏伟冯美鑫杨辉(74)专利代理机构南京利丰知识产权代理事务所(特殊普通合伙)32256代理人王锋(51)Int.Cl.H01L29/778(2006.01)H01L21/335(2006.01)权利要求书2页说明书9页附图10页(54)发明名称基于槽栅技术的III族氮化物增强型HEMT及其制备方法(57)摘要本发明公开了一种基于槽栅技术的III族氮化物增强型HEMT及其制备方法。该HEMT包含第一、二半导体层组成的异质结以及与该异质结连接的源、栅、漏电极，该第二半导体层中分布有至少可供置入栅电极下部的槽状结构。该第一、二半导体层之间或该第二半导体层内分布有刻蚀终止层，并且相对于选定刻蚀物质，该刻蚀终止层的组成材料较之该第二半导体层的组成材料，特别是其中相对远离第一半导体层的区域的组成材料具有更高耐刻蚀性能。藉由本发明可以大幅降低槽栅技术的实施难度，从而精确控制势垒层的刻蚀深度，同时可以实现凹槽型低温欧姆接触的可控制备，确保器件电学特性和芯片制作工艺的可靠性、重复性、均匀性、稳定性，适于大规模生产。CN106549048ACN106549048A权利要求书1/2页1.一种基于槽栅技术的III族氮化物增强型HEMT，包含主要由作为沟道层的第一半导体层和作为势垒层的第二半导体层组成的异质结以及与所述异质结连接的源电极、栅电极和漏电极，其中所述势垒层中分布有与栅电极配合的槽状结构，并且至少所述栅电极下部设置于所述槽状结构中，其特征在于：所述第二半导体层与第一半导体层之间还分布有刻蚀终止层，并且，相对于选定刻蚀物质，所述刻蚀终止层的组成材料较之所述第二半导体层的组成材料具有更高耐刻蚀性能；或者，所述第二半导体层内于设定深度处设有刻蚀终止层，并且，相对于选定刻蚀物质，所述刻蚀终止层的组成材料较之与第二半导体层内其余部分的组成材料具有更高耐刻蚀性能。2.根据权利要求1所述的基于槽栅技术的III族氮化物增强型HEMT，其特征在于所述第二半导体层直接叠设在刻蚀终止层上；或者，所述刻蚀终止层分布在第二半导体层中相对接近第一半导体层的区域内。3.根据权利要求1所述的基于槽栅技术的III族氮化物增强型HEMT，其特征在于：所述势垒层中分布有与源电极和/或漏电极配合的槽状结构；优选的，所述栅电极和/或源电极和/或漏电极与刻蚀终止层之间还分布有由所述刻蚀终止层表层的局部区域与选定刻蚀物质反应而原位形成的自然钝化层。4.根据权利要求1-3中任一项所述的基于槽栅技术的III族氮化物增强型HEMT，其特征在于：所述选定刻蚀物质至少选自含有氧的刻蚀气体；和/或，所述势垒层的组成材料至少选自AlxInyGazN(0<x≤1，0≤y≤1，(x+y+z)＝1)；和/或，所述沟道层的组成材料包括GaN、InGaN、AlGaN、AlInN、AlInGaN中的任意一种或两种以上的组合；和/或，所述刻蚀终止层的组成材料包括AlN、SiNx(0<x≤3)、AlxGa1-xN(0<x<1)中的任意一种或两种以上的组合；优选的，所述势垒层的组成材料选自AlxInyGazN(0<x≤1，0≤y≤1，(x+y+z)＝1)，其中沿着逐渐远离第一半导体层的方向，x总体呈减小的趋势。5.根据权利要求1所述的基于槽栅技术的III族氮化物增强型HEMT，其特征在于：所述异质结还包括分布于第一半导体层和第二半导体层之间的插入层；优选的，所述插入层的组成材料包括AlN、AlInN、AlInGaN中的任意一种或两种以上的组合。6.根据权利要求1所述的基于槽栅技术的III族氮化物增强型HEMT，其特征在于所述源电极、漏电极与所述异质结之间形成欧姆接触，而所述栅电极与异质结之间还分布有栅介质层和/或钝化层。7.一种基于槽栅技术的III族氮化物增强型HEMT的制备方法，其特征在于包括：在衬底上依次生长形成作为沟道层的第一半导层体以及作为势垒层的第二半导体层，并且于所述第二半导体层内设定深度处设置刻蚀终止层，其中，相对于选定刻蚀物质，所述刻蚀终止层的组成材料较之与第二半导体层内其余部分的组成材料具有更高耐刻蚀性能。2CN106549048A权利要求书2/2页或者，在衬底上依次生长形成作为沟道层的第一半导层体、刻蚀终止层和作为势垒层的第二半导体层，其中，相对于选定刻蚀物质，所述刻蚀终止层的组成材料较之所述第二半导体层的组成材料具有更高耐刻蚀性能；