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*CN102938413A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102938413A(43)申请公布日2013.02.20(21)申请号201210476553.5H01L21/335(2006.01)(22)申请日2012.11.21H01L21/28(2006.01)(71)申请人西安电子科技大学地址710071陕西省西安市太白南路2号(72)发明人王冲郝跃何云龙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)权利要求书权利要求书1页1页说明书说明书77页页附图附图22页(54)发明名称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AlGaN/GaN异质结增强型高电子迁移率晶体管制作方法。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AlGaN/GaN异质结，AlGaN势垒层厚度为8~16nm，Al组分为25~35％；(2)在AlGaN势垒层表面淀积SiN层进行覆盖，并进行栅槽刻蚀露出栅区域；(3)在露出栅区域的AlGaN层表面淀积的金属Ni；(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层；(5)在AlGaN层上进行有源区台面隔离，完成源、漏欧姆接触电极，并在NiO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，制作过程简单，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。CN1029384ACN102938413A权利要求书1/1页1.一种AlGaN/GaN异质结增强型高电子迁移率晶体管，依次包括蓝宝石或SiC衬底、本征GaN层、AlGaN势垒层、SiN钝化层、介质层和电极，源电极和漏电极分别位于SiN钝化层两侧的AlGaN势垒层上，对SiN钝化层进行栅槽开孔刻蚀露出栅区域，其特征在于：栅区域的AlGaN势垒层上设有介质层，栅电极位于介质层之上；所述介质层，是通过在栅区域淀积金属Ni，再在氧气环境下高温氧化而形成的NiO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AlGaN/GaN异质结增强型高电子迁移率晶体管，其特征在于AlGaN势垒层厚度为8~16nm，其Al组分为25~35％。3.一种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PECVD工艺，在AlGaN势垒层上进行50nm~200nm厚的SiN层淀积覆盖其表面，并进行SiN栅槽开孔，刻蚀露出栅区域；（5）在AlGaN势垒层上的栅槽中淀积2~6nm的金属Ni；（6）对栅槽中已淀积的金属Ni，再在800℃~860℃下的氧气环境中进行2~10min的高温热处理，形成NiO层；（7）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NiO层上制作栅电极，进行压焊点引出。4.根据权利要求3所述的AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管制作方法，其中步骤(5)所述的在AlGaN势垒层上的栅槽中淀积2~6nm的金属Ni，按如下步骤进行：4a）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栅槽中进行Ni的电子束蒸发，4b）对栅区域以外区域的Ni进行剥离，从而形成栅区域2~6nm的金属Ni层。5.根据权利要求3所述的AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管制作方法，其中所述步骤(6)中的高温热处理，是先采用RTP退火炉在20s时间内升温至800℃~860℃，然后保持2~10min，接着通入氮气将温度快速降低到室温。2CN102938413A说明书1/7页AlGaN/GaN异质结增强型器件及其制作方法技术领域[0001]本发明属于微电子技术领域，涉及半导体器件制作，具体的说是一种AlGaN/GaN异质结增强型器件及制作方法，可用于制作增强型的高电子迁移率晶体管。背景技术[0002]近年来以SiC和GaN为代表的第三带宽禁带隙半导体以其禁带宽度大、击穿电场高、热导率高、饱和电子速度大和异质结界面二维电子气浓度高等特性，使其受到广泛关注。在理论上，利用这