[发明专利]一种基于横向沟道调制的增强型场效应晶体管及其制作方法

权利要求书

1.一种基于横向沟道调制的GaN基增强型场效应晶体管，自下而上包括衬底(1)、AlN成核层(2)、GaN缓冲层(3)和AlGaN势垒层(4)，AlGaN势垒层(4)的两端设有源电极(5)和漏电极(6)，源电极和漏电极上设有金属互联层(11)，AlGaN势垒层和GaN缓冲层上均设有多条纳米线沟道(12)，沟道之间通过隔离区(13)隔开，AlGaN势垒层上设有凹槽(14)和凹槽栅电极(9)，该凹槽栅电极垂直于纳米线沟道，凹槽栅电极以外的区域为钝化层(7)，该SiN钝化层与凹槽栅电极之上设有SiN保护层(10)，其特征在于：凹槽与凹槽栅电极之间设有HfO₂介质层(8)。

2.根据权利要求1所述的基于横向沟道调制的GaN基增强型场效应晶体管，其特征在于：HfO₂介质层(8)包裹在AlGaN势垒层(4)的纳米线沟道(12)外部。

3.根据权利要求1所述的基于横向沟道调制的GaN基增强型场效应晶体管，其特征在于：凹槽栅电极(9)采用T型结构，该T型结构的横条栅位于SiN保护层(10)的下部，凹槽栅电极下是HfO₂介质层(8)。

4.根据权利要求1所述的基于横向沟道调制的GaN基增强型场效应晶体管，其特征在于：

衬底(1)的厚度为400μm～500μm；

AlN成核层(2)的厚度为180nm；

GaN缓冲层(3)的厚度为1.3μm～2μm，

AlGaN势垒层(4)的厚度为22nm～27nm，铝组分为22％～30％；

纳米线沟道(12)的宽度为50nm～120nm；

沟道隔离区(13)的宽度为100nm，深度为60nm～100nm；

SiN钝化层(7)的厚度为60nm；

SiN保护层(10)的厚度为200nm；

HfO₂介质层(8)厚度为20nm，

凹槽栅电极(9)的长度为0.25μm。

5.根据权利要求(1)所述的基于横向沟道调制的GaN基增强型场效应晶体管，其特征在于：源电极(5)与漏电极(6)之间的间距为2μm；源电极(5)与凹槽栅电极(9)的间距为0.5μm。

6.根据权利要求1所述的基于横向沟道调制的GaN基增强型场效应晶体管，其特征在于：衬底(1)采用SiC或蓝宝石或Si。

7.一种氧离子处理凹槽栅的基于横向沟道调制的GaN基增强型器件的制备方法,包括如下步骤：

1)获取含有衬底、AlN成核层、GaN缓冲层和AlGaN势垒层的外延基片，并在其GaN缓冲层上制作源电极和漏电极；

2)在AlGaN势垒层上光刻出器件之间有源区的电隔离域，并利用感应耦合等离子体刻蚀ICP工艺或离子注入制作器件的电隔离区域；

3)在AlGaN势垒层表面，用电子束光刻机光刻源极与漏极之间的有源区，形成由条状隔离区图形和条状纳米线沟道图形按周期性排列的图案；

4)利用感应耦合等离子刻蚀利用感应耦合等离子刻蚀ICP工艺，把隔离区条状图形中的二维电子气沟道刻断，形成一条周期排列的纳米线沟道；

5)在源极、漏极和有源区的AlGaN势垒层上，利用等离子体增强化学气相沉积PECVD工艺生长SiN钝化层；

6)在SiN钝化层上光刻将要制作槽栅的区域，并采用ICP工艺，使用CF₄气体对该区域内的SiN钝化层进行刻蚀；

7)在刻蚀掉的SiN钝化层的区域，采用ICP方法使用Cl₂气将AlGaN势垒层刻蚀5nm～15nm，形成凹槽；

8)采用ICP工艺，使用氧等离子体对AlGaN势垒层进行氧化，

9)在凹槽上利用溅射工艺淀积介质层HfO₂；

10)在凹槽介质层上利用电子束蒸发工艺制作栅极；

11)在栅电极和栅电极区域以外的SiN钝化层上，利用PECVD工艺生长SiN保护层；

12)在SiN保护层上光刻金属互联开孔区，并利用ICP工艺依次刻蚀掉互联开孔区的SiN保护层和SiN钝化层；

13)在金属互联开孔区和未开孔区光刻金属互联区域，并利用电子束蒸发工艺制作互联金属，引出源电极和漏电极，完成器件制作。