[发明专利]一种常闭型高电子迁移率晶体管及制造方法

权利要求书

1.一种常闭型高电子迁移率晶体管的制造方法，所述常闭型高电子迁移率晶体管，包括衬底、缓冲层、高阻层、GaN沟道层、AlGaN势垒层、栅极AlGaN层、P型层、钝化层、源极、漏极和栅极，所述源极和漏极设置在AlGaN势垒层上，分别位于AlGaN势垒层两侧；所述P型层和栅极AlGaN层仅存在于栅极下方区域，P型层位于栅极AlGaN层上方，栅极AlGaN层位于GaN沟道层上方，所述钝化层位于AlGaN势垒层上除源极、漏极和P型层之外的区域，所述AlGaN势垒层和栅极AlGaN层具有不同的厚度和Al组分，所述GaN沟道层与AlGaN势垒层之间有二维电子气，所述GaN沟道层与栅极AlGaN层之间的二维电子气被耗尽，成为常闭型结构，其特征在于，制造方法具体步骤如下：

(1)提供衬底，在所述衬底上依次生长缓冲层、高阻层和GaN沟道层；

(2)在所述GaN沟道层上沉积第一掩膜层；

(3)利用光刻腐蚀技术腐蚀掉需要生长栅极AlGaN层之外区域的第一掩膜层；

(4)利用第一掩膜层掩膜进行选区外延，在GaN沟道层上生长AlGaN势垒层，同时会在第一掩膜层上形成第一多晶层；

(5)利用选择腐蚀技术腐蚀掉第一多晶层和第一掩膜层，在AlGaN势垒层之外区域露出GaN沟道层；即首先利用H₃PO₄水溶液、KOH水溶液、NaOH水溶液、TMAH水溶液中的一种腐蚀掉第一多晶层，然后利用含有HF的水溶液腐蚀掉第一掩膜层；在整个腐蚀过程中，AlGaN势垒层和GaN沟道层均不被腐蚀；

(6)在AlGaN势垒层和露出的GaN沟道层上沉积第二掩膜层；

(7)利用光刻腐蚀技术腐蚀掉AlGaN势垒层之外区域的第二掩膜层，再一次露出GaN沟道层；

(8)利用第二掩膜层掩膜进行选区外延，在露出的GaN沟道层上依次生长栅极AlGaN层和P型层，同时会在第二掩膜层上形成第二多晶层；

(9)利用选择腐蚀技术腐蚀掉第二多晶层和第二掩膜层，露出AlGaN势垒层；即首先利用H₃PO₄水溶液、KOH水溶液、NaOH水溶液、TMAH水溶液中的一种腐蚀掉第二多晶层，然后利用含有HF的水溶液腐蚀掉第二掩膜层；在整个腐蚀过程中，AlGaN势垒层和P型层均不被腐蚀；

(10)在AlGaN势垒层和P型层上沉积钝化层；

(11)利用光刻腐蚀技术腐蚀掉AlGaN势垒层上需制作源极和漏极位置的钝化层，之后利用剥离技术在腐蚀掉钝化层的AlGaN势垒层上制作源极和漏极；

(12)利用光刻腐蚀技术腐蚀掉P型层上的钝化层，之后利用剥离技术在P型层上制作栅极。

2.如权利要求1所述的一种常闭型高电子迁移率晶体管的制造方法，其特征在于，所述衬底为硅衬底、蓝宝石衬底、碳化硅衬底、氮化镓衬底和氮化铝衬底中的一种。

3.如权利要求1所述的一种常闭型高电子迁移率晶体管的制造方法，其特征在于，所述高阻层为掺C元素的GaN、掺Fe元素的GaN、掺C元素的AlGaN和掺Fe元素的AlGaN中的一种或者上述高阻层的组合，所述高阻层的厚度为1～10μm；所述GaN沟道层为非故意掺杂的GaN层，厚度为100nm～500nm；所述AlGaN势垒层为Al_xGa_1-xN层，厚度为10nm～30nm，0.1≤x≤0.5；所述栅极AlGaN层为Al_yGa_1-yN层，厚度为0nm～20nm，0＜y≤0.5，且栅极AlGaN层的厚度小于AlGaN势垒层的厚度；所述P型层为掺Mg元素的P-GaN或者掺Mg元素的P-AlGaN。

4.如权利要求1所述的一种常闭型高电子迁移率晶体管的制造方法，其特征在于，第一掩膜层为SiO₂或SiN，第二掩膜层为SiO₂或SiN，第一多晶层为多晶AlGaN，第二多晶层为多晶AlGaN和多晶GaN。