原位SiN帽层AlGaN/GaN异质结增强型器件及其制作方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利(10)授权公告号(10)授权公告号CNCN102945860102945860B(45)授权公告日2015.02.18(21)申请号201210476552.0H01L21/335(2006.01)(22)申请日2012.11.21H01L21/28(2006.01)H01L21/318(2006.01)(73)专利权人西安电子科技大学审查员李介胜地址710071陕西省西安市太白南路2号(72)发明人王冲何云龙郝跃郑雪峰马晓华张进城(74)专利代理机构陕西电子工业专利中心61205代理人王品华朱红星(51)Int.Cl.H01L29/778(2006.01)H01L29/06(2006.01)H01L29/423(2006.01)权权利要求书1页利要求书1页说明书6页说明书6页附图2页附图2页(54)发明名称原位SiN帽层AlGaN/GaN异质结增强型器件及其制作方法(57)摘要本发明公开了一种原位SiN帽层AlGaN/GaN异质结增强型器件及其制作方法，主要解决目前增强型高电子迁移率晶体管阈值电压均匀性及工艺重复性差的问题。其制作过程为：(1)在SiC或蓝宝石基片上生长本征GaN层，然后生长厚度为8~16nm、Al组分为25~35％的AlGaN势垒层；(2)在AlGaN势垒层表面生长原位SiN帽层，并进行栅槽刻蚀露出栅区域；(3)在露出栅区域的AlGaN势垒层表面淀积金属Ni和Al；(4)在800℃~860℃下采用快速热退火炉进行氧气环境的高温热处理，形成NiO和Al2O3层；(5)在原位SiN帽层上进行有源区台面隔离，完成源、漏欧姆接触电极，并在Al2O3层上制作栅电极。本发明具有器件阈值电压高，栅泄漏电流小，工艺重复性和可控性高的优点，可用于高工作电压增强型AlGaN/GaN异质结高压开关，以及GaN基组合逻辑电路的基本单元。CN102945860BCN10294586BCN102945860B权利要求书1/1页1.一种原位SiN帽层AlGaN/GaN异质结增强型器件，包括蓝宝石或SiC衬底、本征GaN层、AlGaN势垒层、介质层和电极，介质层位于AlGaN势垒层之上，栅电极位于介质层之上，介质层两边的AlGaN势垒层上为原位SiN帽层，源电极和漏电极分别位于原位SiN帽层两侧的AlGaN势垒层上，其特征在于：所述介质层，是通过在原位SiN帽层之间的AlGaN势垒层上依次淀积金属Ni和金属Al，再在氧气环境下高温氧化而形成的NiO层和Al2O3层，以增加对n型沟道二维电子气的耗尽作用。2.根据权利要求1所述的原位SiN帽层AlGaN/GaN异质结增强型器件，其特征在于AlGaN势垒层的厚度为8～16nm，其Al组分为25～35％。3.根据权利要求1所述的原位SiN帽层AlGaN/GaN异质结增强型器件，其特征在于NiO层的厚度h1为2～6nm，Al2O3层的厚度h2为2～6nm，总的介质层厚度为h＝h1+h2＝8nm。4.一种原位SiN帽层AlGaN/GaN异质结增强型高电子迁移率晶体管的制作方法，包括如下步骤：(1)在蓝宝石或SiC基片上，利用MOCVD工艺，生长GaN缓冲层；(2)在GaN缓冲层上，利用MOCVD工艺，生长本征GaN层；(3)在本征GaN层上利用MOCVD工艺，生长厚度为8～16nm，Al组分为25～35％的AlGaN势垒层；(4)采用MOCVD工艺，在AlGaN势垒层上生长50nm～100nm厚的原位SiN帽层；(5)对原位SiN帽层进行栅槽开孔，刻蚀露出栅区域；(6)在AlGaN势垒层上的栅槽中依次淀积2～6nm的金属Ni和2～6nm的金属Al，保证总的金属层厚度为8nm；(7)对栅槽中已淀积的金属Ni和金属Al进行800℃～860℃下氧气环境的2～10min高温热处理，形成NiO层和Al2O3层；(8)在AlGaN势垒层上进行有源区台面隔离，并在台面两侧的AlGaN势垒层上制作源、漏欧姆接触电极，在Al2O3层上制作栅电极，进行压焊点引出,完成整个器件的制作。5.根据权利要求4所述的原位SiN帽层AlGaN/GaN异质结增强型高电子迁移率晶体管的制作方法，其中步骤(6)所述的在AlGaN势垒层上的栅槽中依次淀积2～6nm的金属Ni和2～6nm的金属Al，按如下步骤进行：5a)采用Ohmiker-50电子束蒸发台，在真空度为10-6pa条件下，采用0.1nm/s的速率，在AlGaN势垒层上方的SiN栅槽中先进行Ni电子束蒸发，再进行Al电子束蒸发；5b)对栅区域以外区域的Ni和Al进行剥离，形成栅区域的金属Ni层和金属Al层。6.根据权利要求4所述的原位SiN帽层AlGaN/GaN异质结增强型高电子迁移率晶体管的制作方法，其中所述步骤(7)中的