[发明专利]一种基于氧化腐蚀的增强型GaN HEMT及其制备方法

说明书

本发明涉及一种基于氧化腐蚀的增强型GaN HEMT及其制备方法，制备方法包括步骤：S1、在衬底上依次生长成核层、GaN缓冲层、AlGaN势垒层、GaN终止层、p型AlGaN层和p型GaN帽层；S2、制作器件的台面隔离；S3、将源漏电极区域和有源区的p型GaN帽层刻蚀掉，露出p型AlGaN层；S4、对露出的p型AlGaN层和p型GaN帽层进行选择性氧化，形成氧化AlGaN层；S5、湿法腐蚀氧化AlGaN层，露出GaN终止层；S6、在露出的GaN终止层的一端制备源极，另一端制备漏极，并在p型GaN帽层上制备栅极。该制备方法不仅避免了过腐蚀，而且能够保护源漏电极接触区域及有源区域不受等离子体刻蚀损伤，对源漏电极接触区域及有源区的损伤小，从而得到较好的表面形貌，提升器件的整体性能。

技术领域

本发明属于微电子技术领域，具体涉及一种基于氧化腐蚀的增强型GaN HEMT及其制备方法。

背景技术

以GaN为代表的Ⅲ-Ⅴ族宽带隙氮化物半导体材料是制造微波功率器件、电力电子器件以及发光二极管的重要半导体材料。

近年来，GaN基HEMT器件发展迅速，尤其是基于AlGaN/GaN异质结制作的耗尽型及增强型的n沟道HEMT管，其具有高工作电流、高击穿电压以及高可靠性等优势。近年来，为实现增强型的HEMT器件，研究者们提出了一系列行之有效的方法，如凹槽栅结构、F离子注入、p型GaN栅等。然而，这些技术不可避免地会对引入刻蚀损伤或注入损伤，导致器件整体性能下降。因此，减轻或消除刻蚀损伤，从而实现高阈值电压高性能的增强型GaN HEMT器件是十分必要的。

过去，研究者应用了一系列优化手段避免或降低刻蚀对器件所造成的损伤，例如，栅退火修复、TMAH修复、采用浅槽刻蚀与离子注入相结合的技术等。然而，无论是退火修复或是TMAH修复对于刻蚀损伤的修复能力有限，难以使器件性能有较大的改善；浅槽刻蚀与离子处理相结合的技术虽然有效的保护了沟道，但离子处理对沟道载流子的耗尽作用有限，难以实现较高的阈值电压。对于p型GaN栅实现的增强型HEMT器件来讲，刻蚀不仅会在源漏欧姆接触区域及有源区造成一定的刻蚀损伤，并且刻蚀深度难以精确控制，十分容易造成过刻或是刻蚀深度不足的情况，从而使器件性能退化严重。因此，无论是传统的凹槽栅结构还是p型GaN栅结构，都急需寻找一种刻蚀损伤小、刻蚀深度精确的方法实现高性能增强型HEMT。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种基于氧化腐蚀的增强型GaN HEMT及其制备方法。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

本发明实施例提供了一种基于氧化腐蚀的增强型GaN HEMT的制备方法，包括步骤：

S1、在衬底上依次生长成核层、GaN缓冲层、AlGaN势垒层、GaN终止层、p型AlGaN层和p型GaN帽层；

S2、制作器件的台面隔离；

S3、将源漏电极区域和有源区的所述p型GaN帽层刻蚀掉，露出所述p型AlGaN层；

S4、对露出的所述p型AlGaN层和所述p型GaN帽层进行选择性氧化，使得所述p型AlGaN层形成氧化AlGaN层；

S5、湿法腐蚀所述氧化AlGaN层，露出所述GaN终止层；

S6、在露出的所述GaN终止层的一端制备源极，另一端制备漏极，并在所述p型GaN帽层上制备栅极。

在本发明的一个实施例中，所述衬底的材料包括蓝宝石、碳化硅、硅、氮化镓中的一种或多种。

在本发明的一个实施例中，步骤S1包括：

利用金属有机化合物化学气相沉淀工艺，在所述衬底上依次生长所述成核层、所述GaN缓冲层、所述AlGaN势垒层、所述GaN终止层、所述p型AlGaN层和所述p型GaN帽层。