[发明专利]基于超级结的氮化镓HEMT器件及制备方法

权利要求书

1.基于超级结的氮化镓HEMT器件的制备方法，其特征是包括如下步骤： 

1）清洗已激活Mg元素的蓝宝石衬底（1）； 

2）在步骤1）所得蓝宝石衬底上按顺序外延生长AlN层（2）、GaN层（3）和AlGaN层（3），并形成外延片； 

3）清洗步骤2）所得外延片，并在该外延片上生长SiO₂（10）作为掩膜层，涂光刻胶（11），曝光有源区图形，采用干法反应耦合等离子体刻蚀工艺，形成HEMT器件有源区； 

4）清洗步骤3）所得外延片，涂光刻胶（11），曝光源极和漏极欧姆接触图形，蒸发欧姆接触金属，剥离金属形成金属源极（5）和金属漏极（6），并在N₂气氛中退火形成源极和漏极欧姆接触； 

5）清洗步骤4)所得外延片，涂光刻胶（11），曝光栅极图形，蒸发栅极金属，剥离金属形成金属栅极（7）； 

6）清洗步骤5)所得外延片，涂光刻胶（11），曝光超级结图形，使用反应离子刻蚀设备进行F离子处理形成超级结（8）； 

7）去除步骤6）所得外延片的光刻胶（11）、并清洗外延片； 

8）在N₂气氛中，对步骤7）所得外延片进行快速退火修复晶格损伤,然后清洗外延片。 

2.根据权利要求1所述基于超级结的氮化镓HEMT器件的制备方法，其特征是，步骤2）中所述AlN层（2）的生长厚度为350～450nm，GaN层（3）的生长厚度为2～2.5um，AlGaN层（4）的生长厚度为30～40nm。 

3.根据权利要求1所述基于超级结的氮化镓HEMT器件的制备方法，其特征是，步骤3）中所述干法反应耦合等离子体刻蚀工艺的条件为：ICP线圈功率500W，源功率120W，源气体Cl₂和He分别为25sccm和10sccm，刻蚀时间20～25秒。 

4.根据权利要求1所述基于超级结的氮化镓HEMT器件的制备方法，其特征是，步骤4）中采用电子束蒸发设备蒸发金属，蒸发的欧姆接触金属即源极（5）金属和漏极（6）金属为Ti、Al、Pt和Au。 

5.根据权利要求1所述基于超级结的氮化镓HEMT器件的制备方法，其特征是，步骤5）中采用电子束蒸发设备蒸发金属，蒸发的栅极（7）金属为Ni和Au。 

6.根据权利要求1所述基于超级结的氮化镓HEMT器件的制备方法，其特征是，步骤6）所述F离子处理所用RIE设备的功率为200～350W，离子处理时间为120～200秒。 

7.根据权利要求1所述基于超级结的氮化镓HEMT器件的制备方法，其特征是，步骤8）中所述退火温度为400～450℃，修复时间为5～10min。 

8.基于超级结的氮化镓HEMT器件，其主要由蓝宝石衬底（1）、AlN层（2）、GaN层（3）、AlGaN层（4）、源极（5）、漏极（6）和栅极（7）组成；其中蓝宝石衬底（1）、AlN层（2）、GaN层（3）和AlGaN层（4）自下而上依次叠放，源极（5）、漏极（6）和栅极（7）则分布位于AlGaN层（4）的上方；其特征在于：所述漏极（6）和栅极（7）之间设有至少一个F离子处理形成的超级结区（8），该超级结区（8）从AlGaN层（4）的上表面一直嵌入延伸至AlGaN层（4）的下部或GaN层（3）的上部。 

9.根据权利要求8所述基于超级结的氮化镓HEMT器件，其特征在于：超级结区（8）分布在靠近栅极（7）的一侧。 

10.根据权利要求8所述基于超级结的氮化镓HEMT器件，其特征在于：超级结区（8）的横向宽度为1～3um。