一种增强型AlGaN/GaN HEMT器件及其制备方法.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CN113972263A(43)申请公布日2022.01.25(21)申请号202111229966.9(22)申请日2021.10.20(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)发明人陆海曾昶琨徐尉宗任芳芳周东(74)专利代理机构江苏法德东恒律师事务所32305代理人李媛媛(51)Int.Cl.H01L29/06(2006.01)H01L29/778(2006.01)H01L21/335(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图4页(54)发明名称一种增强型AlGaN/GaNHEMT器件及其制备方法(57)摘要本发明公开了一种增强型AlGaN/GaNHEMT器件及制备方法。该器件包括自下而上依次设置的衬底、成核层、缓冲层、GaN沟道层、势垒层、组分渐变InGaN帽层和钝化层；组分渐变InGaN帽层厚度小于等于300nm，帽层内不进行掺杂，帽层中的In组分沿材料生长方向自下而上由0渐变增长至x，其中0＜x≤1。本发明采用极化掺杂技术，将传统的p型GaN帽层替换为渐变组分InGaN帽层，在无需杂质掺杂的情况下实现了p型掺杂，避免了杂质掺杂引入的栅区域可靠性问题，显著提升了器件的正向栅极耐压，可应用于高频功率开关电路中。CN113972263ACN113972263A权利要求书1/1页1.一种增强型AlGaN/GaNHEMT器件，其特征在于，包括自下而上依次设置的衬底、成核层、缓冲层、GaN沟道层、AlN插入层、势垒层、组分渐变InGaN帽层和钝化层；所述组分渐变InGaN帽层厚度小于等于300nm，帽层内不进行掺杂，帽层中的In组分沿材料生长方向自下而上由0渐变增长至x，其中0＜x≤1。2.根据权利要求1所述一种增强型AlGaN/GaNHEMT器件，其特征在于，所述衬底所用材料为Si、SiC、蓝宝石、金刚石或GaN。3.根据权利要求1所述一种增强型AlGaN/GaNHEMT器件，其特征在于，所述缓冲层所用材料为AlGaN、GaN或AlGaN/GaN复合结构。4.根据权利要求1所述一种增强型AlGaN/GaNHEMT器件，其特征在于，所述AlN插入层的厚度小于等于3nm。5.根据权利要求1所述一种增强型AlGaN/GaNHEMT器件，其特征在于，所述势垒层所用材料为AlN、AlGaN、InAlN、InAlGaN中的至少一种，厚度为1～50nm。6.根据权利要求1所述一种增强型AlGaN/GaNHEMT器件，其特征在于，所述器件还包括p型接触层，p型接触层位于组分渐变InGaN帽层和钝化层之间。7.根据权利要求6所述一种增强型AlGaN/GaNHEMT器件，其特征在于，所述p型接触层所用材料为GaN或InGaN，厚度小于等于100nm，p型掺杂浓度为5×1015～5×1020cm‑3。8.如权利要求1所述一种增强型AlGaN/GaNHEMT器件的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：1)在衬底上采用金属有机化合物化学气相沉积的方式依次生长成核层、缓冲层、GaN沟道层、AlN插入层、势垒层、渐变组分InGaN帽层以及p型接触层；2)利用刻蚀或离子注入的方式形成器件隔离区域，实现有源区的电学隔离；3)光刻出源极、漏极的窗口区域，用电感耦合等离子体刻蚀的方法去除窗口区域的组分渐变InGaN帽层与p型接触层；4)光刻出源极、漏极的电极接触区域，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快速热退火处理，在源漏区域形成欧姆接触；5)在源极和漏极区域之间光刻出栅极电极接触区域，用电子束蒸发或磁控溅射生长电极金属，通过剥离工艺形成栅极电极；6)在器件上表面淀积钝化层，在钝化层上光刻出栅极、源极与漏极电极的窗口区域。9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述步骤2)中，隔离区域采用局部离子注入平面隔离，注入的元素为Ar、F、N、B中的至少一种。10.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述步骤4)中，快速热退火处理的温度为500℃～950℃，退火时间为0～120s。2CN113972263A说明书1/3页一种增强型AlGaN/GaNHEMT器件及其制备方法技术领域[0001]本发明涉及一种基于极化掺杂p型栅帽层的增强型AlGaN/GaNHEMT器件及其制备方法，属于宽禁带半导体晶体管领域。背景技术[0002]氮化镓(GaN)材料具有禁带宽度大、击穿电场高、饱和电子漂移速度大、热导率高、抗辐照能力强等优异特性，自身的极化特性在AlGaN/GaN异质结构中诱导产生高浓度、高迁移率的二维电子气(2DEG)，在电力电子领域受到了广泛关注。但同时由于2DEG的存在，常规的AlGaN/G