[发明专利]一种基于偶极层的高压AlGaN/GaN MISHEMT器件结构及其制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及微电子技术领域，尤其是涉及一种基于偶极层的高压AlGaN/GaNMISHEMT器件结构及其制作方法。 

背景技术

近年来以SiC和GaN为代表的第三带宽禁带隙半导体以其禁带宽度大、击穿电场高、热导率高、饱和电子速度大和异质结界面二维电子气浓度高等特性，使其受到广泛关注。在理论上，利用这些材料制作的高电子迁移率晶体管HEMT、发光二极管LED、激光二极管LD等器件比现有器件具有明显的优越特性，因此近些年来国内外研究者对其进行了广泛而深入的研究，并取得了令人瞩目的研究成果。 

AlGaN/GaN异质结高电子迁移率晶体管HEMT在高温器件及大功率微波器件方面已显示出了得天独厚的优势，追求器件高频率、高压、高功率吸引了众多的研究。近年来，制作更高频率高压AlGaN/GaNHEMT成为关注的又一研究热点。由于AlGaN/GaN异质结生长完成后，异质结界面就存在大量二维电子气2DEG，并且其迁移率很高。在提高AlGaN/GaN异质结电子迁移率晶体管击穿电压方面，人们进行了大量的研究，发现AlGaN/GaNHEMT器件的击穿主要发生在栅靠漏端，因此要提高器件的击穿电压，必须使栅漏区域的电场重新分布，尤其是降低栅靠漏端的电场，为此，人们提出了采用场板结构的方法；在提高AlGaN/GaN异质结电子迁移率晶体管频率特性方面，使用槽栅结构，让栅电极对2DEG有更好的控制效果。 

(1)场板结构具体参见YujiAndo,AkioWakejima,YasuhiroOkamoto等的NovelAlGaN/GaNdual-field-plateFETwithhighgain,increased linearityandstability,IEDM2005,pp.576-579,2005。在AlGaN/GaNHEMT器件中采用场板结构，可以将器件的击穿电压大幅度的提高，并且能降低栅漏电容，提高了器件的线性度和稳定性。 

(2)槽栅结构具体参见W.B.Lanford,T.Tanaka,Y.Otoki等的Recessed-gateenhancement-modeGaNHEMTwithhighthresholdvoltage，ELECTRONICSLETTERS2005，Vol.41，No.7，2005。在AlGaN/GaNHEMT器件中采用槽栅结构能够有效的增加器件的频率特性。 

发明内容

本发明为了克服上述的不足，提供了一种基于偶极层的高压AlGaN/GaNMISHEMT器件结构及其制作方法。 

本发明的技术方案如下： 

基于偶极层的高压AlGaN/GaNMISHEMT器件结构，从下往上依次包括衬底、GaN缓冲层、AlN隔离层、GaN沟道层、AlGaN本征层、AlGaN掺杂层，所述AlGaN掺杂层上间隔设有源极、有机绝缘层和漏极，所述有机绝缘层和漏极之间设有钝化层，所述AlGaN掺杂层和有机绝缘层上设有ITO栅电极，所述ITO栅电极与所述源极之间设有钝化层。 

所述衬底材料为蓝宝石、碳化硅、GaN或MgO。 

所述AlGaN掺杂层中Al的组分含量在0～1之间，Ga的组分含量与Al的组分含量之和为1。 

所述有机绝缘层为PTFE层。 

所述钝化层中包括Si3N4、Al2O3、HfO2和HfSiO中的一种或多种。 

上述基于有机聚合物极化效应的高压槽栅AlGaN/GaNHEMT器件通过以下方法制作： 

(1)对外延生长的AlGaN/GaN材料进行有机清洗，用流动的去离子水清洗并放入HCl:H₂O＝1:1的溶液中进行腐蚀30～60s，最后用流动的去离子水清洗并用高纯氮气吹干； 

(2)对清洗干净的AlGaN/GaN材料进行光刻和干法刻蚀，形成有源区台面； 

(3)对制备好台面的AlGaN/GaN材料进行光刻，形成源漏区，放入电子束蒸发台中淀积欧姆接触金属Ti/Al/Ni/Au＝20/120/45/50nm，并进行剥离,最后在氮气环境中进行850℃35s的快速热退火，形成欧姆接触； 

(4)对完成合金的器件进行光刻，形成有机绝缘介质PTFE淀积区域，然后放入氧等离子处理室中对AlGaN表面进行轻度氧化处理，然后放入电子束蒸发台中：反应室真空抽至4.0*10^-3帕，缓慢加电压使控制PTFE蒸发速率为0.1nm/s,淀积200～300nm厚的PTFE薄膜；