[发明专利]GaN器件结构及其制备方法

权利要求书

1.一种GaN器件结构的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：

提供衬底；

在所述衬底上制备GaN沟道层及势垒层；

在所述势垒层上制备中间保护层；

制备第一器件电极，所述第一器件电极包括第一源极、第一漏极及第一栅极，所述第一源极、所述第一漏极及所述第一栅极贯穿所述中间保护层形成在所述势垒层表面；

在所述第一器件电极周围的所述中间保护层上制备第二栅极；

至少在所述第二栅极显露的表面制备栅氧层；

在所述栅氧层的表面形成In₂O₃沟道层；以及

在所述In₂O₃沟道层上制备第二源极和第二漏极，以得到所述GaN器件结构。

2.根据权利要求1所述的GaN器件结构的制备方法，其特征在于，所述中间保护层的特征包括下列条件中的至少一者：A1)所述中间保护层包括高K介质层及SiN层中的任意一种；A2)所述中间保护层的厚度介于50-500nm之间。

3.根据权利要求1所述的GaN器件结构的制备方法，其特征在于，形成所述第一源极和第一漏极之前包括步骤：去除对应位置的所述中间保护层，以显露所述势垒层；对显露的所述势垒层的表面进行改性处理，所述改性处理的方式包括依次进行臭氧处理、酸性试剂处理以及等离子体处理的工艺；和/或，形成所述第一栅极之前包括步骤：去除对应位置的所述中间保护层，以显露所述势垒层；对显露的所述势垒层的表面进行改性处理，所述改性处理的方式包括依次进行臭氧处理及酸性试剂处理的工艺。

4.根据权利要求1所述的GaN器件结构的制备方法，其特征在于，所述栅氧层包括高K介质层；所述栅氧层的厚度介于5-20nm之间。

5.根据权利要求1所述的GaN器件结构的制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括步骤：将所述第二源极连接所述第一栅极，将所述第二漏极连接所述第一源极，以实现基于In₂O₃器件对GaN器件的开关控制。

6.根据权利要求1-5中任意一项所述的GaN器件结构的制备方法，其特征在于，形成所述In₂O₃沟道层的方式包括：与所述栅氧层基于同一腔室完成，且均采用ALD工艺制备。

7.根据权利要求6所述的GaN器件结构的制备方法，其特征在于，所述In2O3沟道层的厚度介于1-2nm之间；基于ALD沉积的过程中，所述栅氧层的沉积温度介于150-200℃之间；所述In₂O₃沟道层沉积温度介于220-250℃之间，且利用(CH₃)₃In(TMIn)作为In气源，利用H₂O或O₂作为O气源。

8.一种GaN器件结构，其特征在于，所述GaN器件结构包括：

衬底；

GaN沟道层，形成在所述衬底上；

势垒层，形成在所述GaN沟道层上；

中间保护层，形成在所述势垒层上；

第一器件电极，包括第一源极、第一漏极及第一栅极，所述第一源极、所述第一漏极及所述第一栅极贯穿所述中间保护层形成在所述势垒层表面；

第二栅极，形成在所述中间保护层上且位于所述第一器件电极的周围；

栅氧层，至少形成在所述第二栅极显露的表面；

In₂O₃沟道层，形成层在所述栅氧层的表面；

第二源极和第二漏极，形成在所述In₂O₃沟道层上。

9.根据权利要求8所述的GaN器件结构，其特征在于，所述中间保护层的特征包括下列条件中的至少一者：A1)所述中间保护层包括高K介质层及SiN层中的任意一种；A2)所述中间保护层的厚度介于50-500nm之间。

10.根据权利要求8或9所述的GaN器件结构，其特征在于，所述栅氧层包括高K介质层，所述栅氧层的厚度介于5-20nm之间；和/或，所述In₂O₃沟道层的厚度介于1-2nm之间，且沉积过程中利用(CH₃)₃In(TMIn)作为In气源，利用H₂O或O₂作为O气源。