基于P型帽层低膝点电压的增强型AlGaN/GaN HEMT器件及方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114628495A(43)申请公布日2022.06.14(21)申请号202210157686.X(22)申请日2022.02.21(71)申请人南京大学地址210046江苏省南京市栖霞区仙林大道163号(72)发明人陆海杜永浩徐尉宗巩贺贺任芳芳叶建东周东(74)专利代理机构江苏法德东恒律师事务所32305专利代理师李媛媛(51)Int.Cl.H01L29/06(2006.01)H01L29/423(2006.01)H01L29/778(2006.01)H01L21/335(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图4页(54)发明名称基于P型帽层低膝点电压的增强型AlGaN/GaNHEMT器件及方法(57)摘要本发明公开了一种基于P型帽层低膝点电压的增强型AlGaN/GaNHEMT器件及方法。其器件包括自下而上依次设置的衬底、缓冲层、GaN沟道层、AlN中间层和AlGaN势垒层；AlGaN势垒层上方设有电子气恢复层，电子气恢复层上刻蚀或者腐蚀出源极区域、漏极区域以及栅极区域，栅极区域位于源极区域和漏极区域之间，其中，源极区域设有源电极，漏极区域设有漏电极，栅极区域设有栅区P型帽层和栅电极，栅电极位于栅区P型帽层上方。本发明在AlGaN势垒层上沉积兼容剥离工艺无刻蚀损伤的P型帽层，使栅区P型帽层和栅电极同步成型，并且在耗尽沟道电子实现增强型工作的同时，改变沟道的电场分布，促进器件膝点电压的降低。CN114628495ACN114628495A权利要求书1/1页1.基于P型帽层低膝点电压的增强型AlGaN/GaNHEMT器件，其特征在于，包括自下而上依次设置的衬底、缓冲层、GaN沟道层、AlN中间层和AlGaN势垒层；AlGaN势垒层表面设有电子气恢复层，电子气恢复层上干法刻蚀或者湿法腐蚀出源极区域、漏极区域以及栅极区域，栅极区域位于源极区域和漏极区域之间，其中，源极区域设有源电极，漏极区域设有漏电极，栅极区域设有栅区P型帽层和栅电极，栅电极位于栅区P型帽层上方。2.根据权利要求1所述的基于P型帽层低膝点电压的增强型AlGaN/GaNHEMT器件，其特征在于，所述AlGaN势垒层的厚度为1～20nm。3.根据权利要求1所述的基于P型帽层低膝点电压的增强型AlGaN/GaNHEMT器件，其特征在于，所述P型帽层的厚度为30～200nm。4.根据权利要求1所述的基于P型帽层低膝点电压的增强型AlGaN/GaNHEMT器件，其特征在于，所述电子气恢复层的厚度为5～200nm。5.如权利要求1至4之一所述基于P型帽层低膝点电压的增强型AlGaN/GaNHEMT器件的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：1)在衬底上依次生长缓冲层、GaN沟道层、AlN中间层以及AlGaN势垒层；2)在AlGaN势垒层上原位生长或者非原位沉积电子气恢复层；3)利用台面刻蚀的方式或者离子注入的方式形成隔离区域，实现有源区的电学隔离；4)光刻出源极区域和漏极区域的接触窗口区域，干法刻蚀或者湿法腐蚀掉接触窗口区域的电子气恢复层，光刻出源电极和漏电极接触区域；5)在源极区域和漏极区域，同步用电子束蒸发或磁控溅射生长电极金属，通过剥离工艺形成电极，并在氮气氛围中对整个晶圆进行退火处理，使源电极和漏电极分别在源极区域和漏极区域形成欧姆接触；6)光刻出栅极区域的接触窗口区域，干法刻蚀或者湿法腐蚀掉接触窗口区域的电子气恢复层，光刻出栅区P型帽层接触区域；在整个晶圆表面生长P型帽层；7)在P型帽层上同步用电子束蒸发或磁控溅射生长栅电极金属，通过剥离工艺形成栅区P型帽层和栅电极，并在氮气氛围中对整个晶圆进行退火处理。6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤2)中，电子气恢复层的沉积方式为金属有机化合物化学气相沉积、低压化学气相沉积、等离子体增强化学气相沉积或原子层沉积中的至少一种，沉积厚度为5～200nm。7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤3)中，台面刻蚀的刻蚀深度大于100nm，通过ICP或者RIE干法刻蚀隔离区域。8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤5)中的电极金属为叠层Ti/Al/Ni/Au，步骤7)中的电极金属为叠层Ni/Au。9.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤6)中，在整个晶圆表面生长P型帽层的沉积方式为金属有机化合物化学气相沉积、低压化学气相沉积、等离子体增强化学气相沉积、磁控溅射物理气相沉积或脉冲激光沉积中的至少一种。10.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤6)中，所述P型帽层的厚度为30～200nm，空穴浓度为1015～1019cm‑3。2CN114628495A说明书1/4页基于P型帽层低膝点电压的增强型AlGaN/GaNHE