一种基于氧化腐蚀的增强型GaN PMOS器件及制备方法.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CN114334656A(43)申请公布日2022.04.12(21)申请号202111315948.2(22)申请日2021.11.08(71)申请人西安电子科技大学地址710000陕西省西安市雁塔区太白南路2号(72)发明人张涛(74)专利代理机构西安嘉思特知识产权代理事务所(普通合伙)61230代理人王萌(51)Int.Cl.H01L21/336(2006.01)H01L21/306(2006.01)权利要求书2页说明书10页附图9页(54)发明名称一种基于氧化腐蚀的增强型GaNPMOS器件及制备方法(57)摘要本发明涉及一种基于氧化腐蚀的增强型GaNPMOS器件及制备方法，制备方法包括步骤：在衬底上依次生长成核层、GaN缓冲层、AlGaN背势垒层、GaN沟道层、p型AlGaN层和p型GaN帽层；将栅区域的p型GaN帽层刻蚀掉，露出p型AlGaN层；对露出的p型AlGaN层和p型GaN帽层进行选择性氧化，使得p型AlGaN层形成氧化AlGaN层；湿法腐蚀氧化AlGaN层以露出GaN沟道层，形成栅凹槽结构；在栅凹槽结构一侧的p型GaN帽层上制备源极，另一侧的p型GaN帽层上制备漏极；在源极、漏极、p型GaN帽层和栅凹槽结构的表面制备介质层；在介质层上制备栅极。该制备方法不仅在保证刻蚀深度的同时避免了过腐蚀，而且保护沟道不受等离子体刻蚀损伤，得到较好的表面形貌，降低表面态对沟道迁移率的影响。CN114334656ACN114334656A权利要求书1/2页1.一种基于氧化腐蚀的增强型GaNPMOS器件的制备方法，其特征在于，包括步骤：S1、在衬底上依次生长成核层、GaN缓冲层、AlGaN背势垒层、GaN沟道层、p型AlGaN层和p型GaN帽层；S2、将栅区域的所述p型GaN帽层刻蚀掉，露出所述p型AlGaN层；S3、对露出的所述p型AlGaN层和所述p型GaN帽层进行选择性氧化，使得所述p型AlGaN层形成氧化AlGaN层；S4、采用腐蚀溶液湿法腐蚀所述氧化AlGaN层以露出所述GaN沟道层，形成栅凹槽结构；S5、在所述栅凹槽结构一侧的所述p型GaN帽层上制备源极，另一侧的所述p型GaN帽层上制备漏极；S6、在所述源极、所述漏极、所述p型GaN帽层和所述栅凹槽结构的表面制备介质层；S7、在所述介质层上制备栅极，使得所述栅极位于所述栅凹槽结构中。2.根据权利要求1所述的基于氧化腐蚀的增强型GaNPMOS器件的制备方法，其特征在于，所述衬底的材料包括蓝宝石、碳化硅、硅、氮化镓中的一种或多种。3.根据权利要求1所述的基于氧化腐蚀的增强型GaNPMOS器件的制备方法，其特征在于，利用金属有机化合物化学气相沉淀工艺，在所述衬底上依次生长所述成核层、所述GaN缓冲层、所述AlGaN背势垒层、所述GaN沟道层、所述p型AlGaN层和所述p型GaN帽层。4.根据权利要求1所述的基于氧化腐蚀的增强型GaNPMOS器件的制备方法，其特征在于，所述成核层的材料包括AlN、GaN中的一种或多种。5.根据权利要求1所述的基于氧化腐蚀的增强型GaNPMOS器件的制备方法，其特征在于，所述成核层的厚度为10‑100nm，所述GaN缓冲层的厚度为2‑4μm，所述AlGaN背势垒层的厚度为10‑30nm；所述GaN沟道层的厚度为3‑5nm，所述p型AlGaN层的厚度为50‑70nm，所述p型GaN帽层的厚度为1‑3nm。6.根据权利要求1所述的基于氧化腐蚀的增强型GaNPMOS器件的制备方法，其特征在于，步骤S3包括：在温度为600‑700℃，氧气流量为3‑5L/min的条件下，对露出的所述p型AlGaN层和所述p型GaN帽层进行选择性氧化，氧化时间为50‑70min，使得所述p型AlGaN层形成氧化AlGaN层。7.根据权利要求1所述的基于氧化腐蚀的增强型GaNPMOS器件的制备方法，其特征在于，所述腐蚀溶液包括KOH溶液、NaOH溶液、TMAH溶液中的一种或多种。8.根据权利要求7所述的基于氧化腐蚀的增强型GaNPMOS器件的制备方法，其特征在于，步骤S4包括：将样品放入温度为70‑80℃的KOH溶液中对所述氧化AlGaN层进行腐蚀，腐蚀时间为40‑60min，露出所述GaN终止层。9.根据权利要求1所述的基于氧化腐蚀的增强型GaNPMOS器件的制备方法，其特征在于，所述介质层的材料包括SiNx、SiO2、Al2O3、HfO2中的一种或多种，厚度为10‑30nm。10.一种基于氧化腐蚀的增强型GaNPMOS器件的制备方法，其特征在于，由如权利要求2CN114334656A权利要求书2/2页1～9任一项所述的制备方法制得，包括衬底、成核层、GaN缓冲层、AlGaN背势垒层、GaN沟道