[发明专利]MIS栅GaN基增强型HEMT器件及制作方法

权利要求书

1.一种金属绝缘体半导体MIS栅GaN基增强型高电子迁移率晶体管HEMT器件，包括：衬底(1)、过渡层(2)、GaN主缓冲层(3)、N型AlGaN主势垒层(4)、N型AlGaN主势垒层(4)顶端两侧为源极(9)和漏极(10)，中间为栅电极(13)，其特征在于，GaN主缓冲层(3)中间刻蚀有凹槽(5)，该凹槽的底面为0001极性面，凹槽侧面为非0001面，该凹槽的内壁依次外延有GaN次缓冲层(6)、AlGaN次势垒层(7)和介质层(8)；栅电极(13)淀积在介质层(8)上。

2.根据权利要求1所述的器件，其特征在于，GaN主缓冲层(3)与AlGaN主势垒层(4)的界面处形成主二维电子气2DEG沟道(11)，该沟道(11)位于凹槽(5)的两侧；凹槽内外延的GaN次缓冲层(6)与AlGaN次势垒层(7)界面形成次二维电子气2DEG沟道(12)。

3.根据权利要求1所述的器件，其特征在于，次二维电子气2DEG沟道(12)的水平位置低于主二维电子气2DEG沟道(11)的水平位置。

4.根据权利要求1所述的器件，其特征在于，主势垒层(4)为N型掺杂，掺杂浓度为6×10¹⁹cm^-3。

5.一种金属绝缘体半导体MIS栅GaN基增强型高电子迁移率晶体管HEMT器件的制作方法，包括以下步骤：

(1)在反应室中对衬底表面进行预处理；

(2)在衬底上外延生长AlGaN/GaN外延层，其中GaN厚度为1um～3um，N型掺杂的Al_xGa_1-xN势垒层厚度为14nm～30nm，其中Al元素的摩尔含量x为20％-35％；

(3)在外延层上淀积一层掩膜介质层，再进行光刻，并采用湿法刻蚀方法对外延层上的介质层进行刻蚀，在外延层上形成长为0.5um的凹槽；

(4)光刻出凹槽区域，并采用反应离子刻蚀RIE方法对凹槽区域中的AlGaN/GaN外延层进行刻蚀，刻蚀深度为35nm～140nm；

(5)保留凹槽之外的掩膜介质层，将刻蚀后的外延层通过金属有机物化学气相淀积MOCVD反应室，沿凹槽底面垂直向上的方向上生长20nm～100nm厚的GaN层和14nm～30nm厚的AlGaN层，沿凹槽侧面方向生长10nm～50nm厚的GaN层和7nm～15nm厚的AlGaN层；

(6)去除掩膜介质层；

(7)在去除掩膜介质层的材料表面上，采用化学气相淀积CVD或者物理气相淀积PVD方法淀积厚度为20nm～60nm的栅介质层；

(8)在栅介质层上，先光刻出源、漏区域，再刻蚀出源、漏窗口；

(9)在光刻后的材料表面上，采用电子束蒸发技术蒸发欧姆接触的金属，并通过剥离、退火后，形成源、漏接触电极；

(10)在栅介质上光刻栅区域，并采用电子束蒸发技术蒸发栅极金属，经剥离后，形成金属绝缘体半导体MIS栅极；

(11)光刻已形成源、漏、栅极的器件表面，获得加厚电极图形，并采用电子束蒸发技术加厚电极，完成器件制作。