增强型鳍式绝缘栅高电子迁移率晶体管的制作方法

文档序号:17954623发布日期:2019-06-19 00:21阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种增强型鳍式绝缘栅高电子迁移率晶体管,其特征在于:自下而上包括衬底(1)、GaN缓冲层(2)、GaN沟道层(3)、AlGaN势垒层(4)、栅介质层(5)、钝化层(6)和栅、源、漏电极,其中GaN沟道层和AlGaN势垒层形成AlGaN/GaN单异质结,所述AlGaN/GaN单异质结生成一层二维电子气;

栅电极采用凹槽栅结构,且所述栅电极包裹在AlGaN/GaN异质结的两侧和上方,所述栅电极与所述GaN缓冲层接触,形成三维栅结构;

栅电极与AlGaN/GaN异质结之间设有一层高介电常数的栅介质;

源、漏电极设在AlGaN/GaN异质结的两端,以实现与二维电子气的直接接触。

2.根据权利要求1所述的增强型鳍式绝缘栅高电子迁移率晶体管,其中的衬底(1)采用蓝宝石或SiC或Si。

3.根据权利要求1所述的增强型鳍式绝缘栅高电子迁移率晶体管,其中缓冲层(2)采用GaN,厚度为1.5~3μm。

4.根据权利要求1所述的增强型鳍式绝缘栅高电子迁移率晶体管,其中沟道层(3)为GaN,厚度为5nm。

5.根据权利要求1所述的增强型鳍式绝缘栅高电子迁移率晶体管,其中势垒层(4)采用AlGaN,厚度是10~20nm,Al组分为10%~30%。

6.根据权利要求1所述的增强型鳍式绝缘栅高电子迁移率晶体管,其中栅介质层(5)采用SiN或Al2O3,厚度是5~10nm。

7.根据权利要求1所述的增强型鳍式绝缘栅高电子迁移率晶体管,其中凹槽栅的凹槽深度是3~8nm。

8.一种增强型鳍式绝缘栅高电子迁移率晶体管的制作方法,包括如下步骤:

1)在Si面SiC或c面蓝宝石或Si衬底上,利用金属有机化合物化学气相淀积MOCVD生长1~3μm的GaN缓冲层;

2)在GaN缓冲层上生长5nm厚的GaN沟道层;

3)在GaN沟道层上生长10~20nm的AlGaN势垒层层,其中,所述GaN沟道层和所述AlGaN势垒层形成AlGaN/GaN单异质结,所述AlGaN/GaN单异质结生成一层二维电子气;

4)通过刻蚀AlGaN势垒层、GaN沟道层和GaN缓冲层的边缘部分,形成鳍型AlGaN/GaN异质结;

5)在GaN沟道层和AlGaN势垒层两端制作源、漏电极;

6)利用原子层淀积ALD或等离子体增强化学气相淀积PECVD技术在AlGaN、GaN和源、漏电极表面生长钝化层;

7)先刻蚀掉AlGaN势垒层上面的钝化层,再在AlGaN势垒层上表面进行刻蚀,形成凹槽;

8)在凹槽处利用原子层淀积ALD设备淀积栅介质层,并剥离掉所述GaN缓冲层上的所述栅介质层;

9)在栅介质层上光刻栅形状,并用电子束蒸发发在所述AlGaN/GaN异质结的两侧和上方、以及所述GaN缓冲层上制备栅电极;

10)利用等离子体增强化学气相淀积PECVD设备在电极表面淀积SiN钝化层,刻蚀掉电极键合点上多余的钝化层,并进行金属互连蒸发,完成器件的制备。

9.根据权利要求8所述增强型鳍式绝缘栅高电子迁移率晶体管的制作 方法,其中步骤2)中生长的工艺条件是:反应气体为三甲基镓和氨气,生长温度为850℃,压强为1.5×104Pa。

10.根据权利要求8所述增强型鳍式绝缘栅高电子迁移率晶体管的制作 方法,其中步骤4)中鳍型AlGaN/GaN异质结,其宽度为200~500nm。

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