[发明专利]基于氟离子注入的增强型器件及其制造方法

权利要求书

1.一种基于氟离子注入的增强型器件，所述器件包括衬底、在衬底上形成的外延多层结构，以及在外延多层结构上形成的栅极、源极和漏极，其特征在于：

所述外延多层结构从衬底方向向上依次包括异质结结构层和介质层；所述异质结结构层包括氮化物沟道层和氮化物势垒层；所述介质层为晶态介质层；

在所述栅极下方的异质结结构层中采用隧道注入的方法注入有氟离子，用于耗尽异质结结构层中的二维电子气。

2.根据权利要求1所述的增强型器件，其特征在于，所述外延多层结构还包括位于衬底上的成核层和缓冲层。

3.根据权利要求1所述的增强型器件，其特征在于，所述晶态介质层为晶态Al₂O₃、晶态SiN、晶态AlN中的一种或多种的组合。

4.根据权利要求1所述的增强型器件，其特征在于，所述介质层在栅极下方的区域被刻蚀，栅极位于氮化物势垒层上，栅极直接与氮化物势垒层形成肖特基接触。

5.根据权利要求1所述的增强型器件，其特征在于，所述氟离子注入深度延伸至所述氮化物沟道层内。

6.根据权利要求2所述的增强型器件，其特征在于，所述氟离子注入深度延伸至所述缓冲层内。

7.根据权利要求1所述的增强型器件，其特征在于，所述氮化物沟道层和氮化物势垒层分别为氮化镓层、铟镓氮层、铝镓氮层、铝铟氮层、铝铟镓氮层中的一种或多种的组合。

8.根据权利要求1所述的增强型器件，其特征在于，所述栅极结构为金属-氧化物-半导体、金属-绝缘体-半导体、或金属-半导体结构。

9.根据权利要求1所述的增强型器件，其特征在于，所述衬底为蓝宝石、碳化硅、硅、铌酸锂、绝缘衬底硅、氮化镓或氮化铝中的一种或多种的组合。

10.一种如权利要求1所述的基于氟离子注入的增强型器件的制造方法，其特征在于，所述制造方法包括以下步骤：

S1、提供一衬底；

S2、在衬底上形成外延多层结构，所述外延多层结构从衬底方向向上依次包括异质结结构层和介质层；所述异质结结构层包括氮化物沟道层和氮化物势垒层；所述介质层为晶态介质层；

S3、对所述异质结结构层采用隧道注入的方法进行局部氟离子注入，之后进行退火处理；

S4、在所述异质结结构层上进行过局部氟离子注入区域上沉积金属层，形成栅极；

S5、在所述栅极的两侧形成有欧姆接触的源极和漏极。

11.根据权利要求10所述的制造方法，其特征在于，所述步骤S2中外延多层结构还包括位于衬底上的成核层和缓冲层。

12.根据权利要求10所述的制造方法，其特征在于，所述晶态介质层为晶态Al₂O₃、晶态SiN、晶态AlN中的一种或多种的组合。

13.根据权利要求10所述的制造方法，其特征在于，所述步骤S3中退火的温度不低于700℃。

14.根据权利要求10所述的制造方法，其特征在于，所述晶态介质层在所述氮化物势垒层上原位生长。

15.根据权利要求10所述的制造方法，其特征在于，所述晶态介质层的生长温度不低于500℃。