[发明专利]具有极化匹配势垒层的增强型GaN HEMT及制备方法

说明书

本发明公开一种具有极化匹配势垒层的增强型GaN HEMT，由下至上依次为衬底、缓冲层、沟道层及Al_xIn_yGa_1‑x‑yN势垒层，所述Al_xIn_yGa_1‑x‑yN势垒层边缘有隔离区，在隔离区之内有源区的Al_xIn_yGa_1‑x‑yN势垒层上有源电极、漏电极及栅电极，所述Al_xIn_yGa_1‑x‑yN势垒层由极化强度大于沟道层的极化不匹配势垒层和极化强度与沟道层匹配的极化匹配势垒层拼成，所述极化匹配势垒层位于栅电极正投影下方区域内。具有高阈值电压及低沟道导通电阻，制备方法稳定可重复且均匀性高。

技术领域

本发明属于高电子迁移率晶体管器件制备领域，尤其涉及一种可获得高阈值电压且阈值电压稳定、可承受高栅压、沟道导通电阻低的具有极化匹配势垒层的增强型GaNHEMT及制备方法。

背景技术

氮化镓高电子迁移率晶体管器件（GaN HEMT）是基于氮化镓（GaN）材料的高电子迁移率晶体管（HEMT），主要应用于微波射频和电力电子开关领域。传统GaN HEMT的结构是由下至上依次为衬底、缓冲层、沟道层及Al_xIn_yGa_1-x-yN势垒层， Al_xIn_yGa_1-x-yN势垒层边缘有隔离区，隔离区之内有源区的Al_xIn_yGa_1-x-yN势垒层上有源电极、漏电极及栅电极。

未掺杂的三族氮化物仅凭自身特有的极化效应即可获得高密度的二维电子气，因此GaN HEMT器件为常开型器件，又称耗尽型器件，而在终端应用尤其电力电子开关领域，通常要求常关型器件，又称增强型器件。为获得增强型GaN HEMT，在栅电极不施加电压或施加负电压条件下电极下方的二维电子气应该耗尽，而在栅电极施加正电压高于阈值电压的条件下产生导电电荷、实现器件导通。稳定地获得高性能增强型GaN HEMT是业界的技术难点，期望的技术要求包括：1）高阈值电压；2）低沟道导通电阻；3）制备方法稳定可重复且均匀性高。现有技术主要分为以下三种：1）在Al_xIn_yGa_1-x-yN势垒层上方指定区域（即后续制备的栅电极下方）生长p型GaN帽层或p型AlGaN帽层，该方法获得的增强型器件栅极漏电流较大且不能承受高电压（阈值电压1.5~2 V）；2）在Al_xIn_yGa_1-x-yN势垒层指定区域（即后续制备的栅电极下方）进行离子注入从而将沟道中的二维电子气耗尽，该方法获得的增强型器件阈值电压在高温下不稳定；3）在Al_xIn_yGa_1-x-yN势垒层指定区域（即后续制备的栅电极下方）进行干法刻蚀，将Al_xIn_yGa_1-x-yN势垒层大部分或全部刻蚀掉，随后在该区域沉积绝缘介质并制备栅电极，利用该方法获得的增强型器件阈值电压会受介质层与半导体界面和介质层中的移动电荷影响。

发明内容

本发明是为了解决现有技术所存在的上述技术问题，提供一种可获得高阈值电压且阈值电压稳定、可承受高栅压、沟道导通电阻低的具有极化匹配势垒层的增强型GaNHEMT。