專利名稱：原位SiN帽層AlGaN/GaN異質(zhì)結(jié)增強型器件及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于微電子技術(shù)領(lǐng)域，涉及半導(dǎo)體器件制作，具體的說是一種原位SN帽層AlGaN/GaN異質(zhì)結(jié)增強型器件及制作方法，可用于制作增強型的高電子遷移率晶體管。
背景技術(shù)：
近年來以SiC和GaN為代表的第三帶寬禁帶隙半導(dǎo)體以其禁帶寬度大、擊穿電場高、熱導(dǎo)率高、飽和電子速度大和異質(zhì)結(jié)界面二維電子氣濃度高等特性，使其受到廣泛關(guān)注。在理論上，利用這些材料制作的高電子遷移率晶體管HEMT、發(fā)光二極管LED、激光二極管LD等器件比現(xiàn)有器件具有明顯的優(yōu)越特性，因此近些年來國內(nèi)外研究者對其進行了廣泛而深入的研究，并取得了令人矚目的研究成果。AlGaN/GaN異質(zhì)結(jié)高電子遷移率晶體管HEMT在高溫器件及大功率微波器件方面·已顯示出了得天獨厚的優(yōu)勢，追求器件高頻率、高壓、高功率吸引了眾多的研究。近年來，由于高壓開關(guān)和高速電路的驅(qū)動，GaN增強型器件成為關(guān)注的又一研究熱點。由于AlGaN/GaN異質(zhì)結(jié)生長完成后，異質(zhì)結(jié)界面就存在大量二維電子氣2DEG，當(dāng)材料制作成器件加負(fù)柵壓后才能將2DEG耗盡而使溝道夾斷，即常規(guī)AlGaN/GaNHEMT為耗盡型器件。但在數(shù)字電路、高壓開關(guān)等領(lǐng)域應(yīng)用時需要增強型器件，確保只加正柵壓才有工作電流，所以對增強型高電子遷移率晶體管的需求越來越緊迫。隨著對AlGaN/GaN異質(zhì)結(jié)研究逐漸深入，目前主要有如下幾種制作基于AlGaN/GaN異質(zhì)結(jié)的增強型器件的方法。I.采用刻蝕掉AlGaN/GaN異質(zhì)結(jié)的一部分AlGaN勢壘層制作槽柵結(jié)構(gòu)，利用肖特基結(jié)對2DEG的耗盡作用來實現(xiàn)增強型器件。參見Lanford W B, Tanaka T，Otoki Y, et al, Recessed—gate enhancement-mode GaN HEMT with high thresholdvoltage, Electronics Letters, 2005, 41 (7) : 449 450。該方法刻蝕掉 AlGaN/GaN 異質(zhì)結(jié)的一部分AlGaN勢壘層制作槽柵結(jié)構(gòu)，利用肖特基結(jié)對2DEG的耗盡作用來實現(xiàn)增強型器件。該方法已經(jīng)實現(xiàn)了閾值電壓為O. 47V的增強型器件。但該方法在刻蝕完成槽柵后，柵下方溝道中還存在少量二維電子氣，需要靠肖特基的勢壘來耗盡這些二維電子氣。通常肖特基勢壘高度僅IeV左右，所以制作出的器件閾值電壓通常小于O. 5V，而且當(dāng)槽柵刻蝕較深時肖特基勢壘才能完全耗盡柵下方剩余的二維電子氣，而較深的槽柵刻蝕有可能對溝道的載流子遷移率造成損傷。所以該種增強型器件結(jié)構(gòu)很難進一步提高正向的閾值電壓，而且器件飽和電流較小，閾值電壓受刻蝕深度影響很大。2.采用對柵下方區(qū)域材料注入F離子的方法形成AlGaN/GaN異質(zhì)結(jié)增強型HEMT0 參見 Wang Ruonan, Cai Yong, Tang Wilson, et al, Planar Integration of E/D-ModeAlGaN/GaN HEMTs Using Fluoride-Based Plasma Treatment, IEEE ElectronDeviceLetters, 2006, 27 (8) :633 635。該方法在異質(zhì)結(jié)材料柵下方進行F離子注入，利用產(chǎn)生的表面負(fù)電荷對二維電子氣進行耗盡，來制作增強型器件。該種方法制作增強型器件容易在離子注入的過程造成注入損傷，而且該方法形成的耗盡型是依靠電荷感應(yīng)，該耗盡效應(yīng)的穩(wěn)定性問題還有待驗證。王沖等人報道的結(jié)果證明，在高溫退火的條件下，F(xiàn)注入增強型器件的閾值電壓有負(fù)方向漂移的可能，參見王沖，全思，馬曉華等，增強型AlGaN/GaN高電子遷移率晶體管高溫退火研究，2010，59 (10) : 7333 7337。3.采用薄AlGaN勢壘層結(jié)構(gòu)制作AlGaN/GaN異質(zhì)結(jié)增強型HEMT。參見 Guowang Li, Tom Zimmermann, Yu Cao, Thresho Id Vo ltage Control inAl0 72Ga0 28N/AlN/GaN HEMTs by Work-Function Engineering, IEEE Electron DeviceLetters, 2010, 31 (9) :954 956。該方法采用8nm厚度以下的薄AlGaN勢壘層，使得柵肖特基勢壘較容易對溝道二維電子氣產(chǎn)生耗盡作用。但采用薄AlGaN勢壘層使得整個源漏之間的二維電子氣密度下降，柵源和柵漏串聯(lián)電阻增大，影響器件特性。而且該方案僅采用薄勢壘層，并不采用槽柵或者F注入進行柵區(qū)域處理，所以制作出的器件閾值電壓較低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對以上增強型器件的不足，提供一種原位SiN帽 層AlGaN/GaN異質(zhì)結(jié)增強型器件及其制作方法，以提高增強型高電子遷移率晶體管閾值電壓的均勻性，增強工藝的可控性和重復(fù)性，滿足GaN基電子器件在高壓開關(guān)、數(shù)字電路領(lǐng)域的應(yīng)用要求。本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的本發(fā)明的技術(shù)思路是使用生長帶有原位SiN帽層的AlGaN/GaN異質(zhì)結(jié)材料，對AlGaN/GaN異質(zhì)結(jié)材料表面柵區(qū)域采用熱氧化的方法制作NiO層和Al2O3層。在柵區(qū)域熱氧化工藝中，柵區(qū)域的材料表層先依次淀積納米級的Ni和Al覆蓋層，金屬Ni層在柵區(qū)域熱氧化過程中能形成NiO層，而呈現(xiàn)P型半導(dǎo)體的特性，對柵下方的二維電子氣產(chǎn)生耗盡作用，有利于柵下方在未加偏壓時形成關(guān)態(tài)，而柵區(qū)域以外其余部分的溝道始終保持良好導(dǎo)電性。金屬Al在柵區(qū)域熱氧化過程中能形成Al2O3層，該層呈現(xiàn)絕緣介質(zhì)的特性，能有效降低柵泄漏電流。原位SiN帽層在熱氧化過程中保護柵區(qū)域以外的材料表面不會在熱氧化過程中被氧化。同時原位SiN帽層在MOCVD的材料生長過程中淀積完成，該帽層和AlGaN材料表面不存在界面問題和熱穩(wěn)定性問題。依據(jù)上述技術(shù)思路，本發(fā)明的原位SiN帽層AlGaN/GaN異質(zhì)結(jié)增強型器件，包括藍(lán)寶石或SiC襯底、本征GaN層、AlGaN勢魚層、介質(zhì)層和電極,介質(zhì)層位于AlGaN勢魚層之上，柵電極位于介質(zhì)層之上，介質(zhì)層兩邊的AlGaN勢壘層上為原位SiN帽層，源電極和漏電極分別位于原位SiN帽層兩側(cè)的AlGaN勢壘層上，其特征在于所述介質(zhì)層，是通過在原位SiN帽層之間的AlGaN勢壘層上依次淀積金屬Ni和金屬Al，再在氧氣環(huán)境下高溫氧化而形成的NiO層和Al2O3層，以增加對η型溝道二維電子氣的耗盡作用。作為優(yōu)選，上述的AlGaN/GaN異質(zhì)結(jié)增強型高電子遷移率晶體管，其特征在于AlGaN勢壘層厚度為8 16nm，其Al組分為25 35%。作為優(yōu)選，上述原位SiN帽層AlGaN/GaN異質(zhì)結(jié)增強型高電子遷移率晶體管，其特征在于NiO層的厚度hi為2飛nm，Al2O3層的厚度h2為2飛nm，總的介質(zhì)層厚度為h =hl+h2=8nm0依據(jù)上述技術(shù)思路，本發(fā)明的AlGaN/GaN異質(zhì)結(jié)增強型高電子遷移率晶體管的制作方法，包括如下步驟(I)在藍(lán)寶石或SiC基片上，利用MOCVD工藝，生長GaN緩沖層；
(2)在GaN緩沖層上，利用MOCVD工藝，生長本征GaN層；(3)在本征GaN層上利用MOCVD工藝，生長厚度為8 16nm，Al組分為25 35%的AlGaN勢壘層；(4)采用MOCVD工藝，在AlGaN勢壘層上生長50nm IOOnm厚的原位SiN層；(5)對原位SiN帽層進行柵槽開孔，刻蝕露出柵區(qū)域；(6)在AlGaN勢魚層上的柵槽中依次淀積2飛nm的金屬Ni和2飛nm的金屬Al,保證總的金屬層厚度為8nm ；(7)對柵槽中已淀積的金屬Ni和金屬Al進行800°C 860°C下氧氣環(huán)境的2 IOmin高溫?zé)崽幚?，形成NiO層和Al2O3層； (8)在AlGaN勢壘層上進行有源區(qū)臺面隔離，并在臺面兩側(cè)的AlGaN勢壘層上制作源、漏歐姆接觸電極，在Al2O3層上制作柵電極，進行壓焊點引出，完成整個器件的制作。上述的AlGaN/GaN高電子遷移率晶體管制作方法，其中步驟(6)所述的在AlGaN勢壘層上的柵槽中依次淀積2飛nm的金屬Ni和2飛nm的金屬Al，按如下步驟進行先采用0hmiker-50電子束蒸發(fā)臺，在真空度為10_6pa條件下,采用O. lnm/s的速率，在AlGaN勢壘層上方的SiN柵槽中先進行Ni電子束蒸發(fā)，再進行Al電子束蒸發(fā)，再對柵區(qū)域以外區(qū)域的Ni和Al進行剝離，從而形成柵區(qū)域的金屬Ni層和金屬Al層。本發(fā)明具有如下優(yōu)點(I)本發(fā)明的器件采用熱氧化的方法，在柵與異質(zhì)結(jié)材料表面之間形成了 NiO層，由于NiO層呈現(xiàn)P型半導(dǎo)體的特性，對柵下方溝道的η型二維電子氣有耗盡作用，容易使得器件的閾值電壓大于0V。(2)本發(fā)明中由于原位SiN帽層在熱氧化過程中保護柵區(qū)域以外的材料表面不再熱氧化過程中被氧化，同時原位SiN帽層在MOCVD的材料生長過程中淀積完成，因此AlGaN材料表面不存在界面問題和熱穩(wěn)定性問題。(3)本發(fā)明中由于在熱氧化過程中使柵與異質(zhì)結(jié)材料表面之間同時形成了 Al2O3層，該Al2O3層呈現(xiàn)介質(zhì)絕緣體的特性，能明顯的降低柵泄漏電流，并且增大了正向工作電壓范圍。(4)本發(fā)明采用較長時間的高溫?zé)崽幚砉に噥砜刂蒲趸倪^程，與槽柵刻蝕或者F注入實現(xiàn)增強型器件的工藝相比，具有可控性好，易于實現(xiàn)器件間特性的均勻性和批次間的重復(fù)性等優(yōu)點。


圖I是本發(fā)明器件的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明器件的制作工藝流程示意圖。
具體實施例方式參照圖1，本發(fā)明器件的包括襯底，本征GaN層，AlGaN勢壘層，原位SiN帽層，介質(zhì)層和電極。其中襯底選用藍(lán)寶石或SiC，位于器件的最底層，本征GaN層利用MOCVD工藝制備，位于襯底之上，AlGaN勢壘層利用MOCVD工藝制備，位于本征GaN層之上，厚度為8 16nm，Al組份為25 35 %，原位SiN帽層利用MOCVD工藝制備，位于AlGaN勢壘層之上，對原位SiN帽層進行柵槽開孔刻蝕露出柵區(qū)域，柵區(qū)域的AlGaN勢壘層上設(shè)有NiO和Al2O3介質(zhì)層，柵電極位于Al2O3介質(zhì)層之上，所述NiO和Al2O3介質(zhì)層中NiO層的厚度hi為2飛nm，Al2O3層的厚度h2為2飛nm，總的介質(zhì)層厚度為h = hl+h2=8nm，源電極和漏電極分別位于原位SiN帽層兩側(cè)的AlGaN勢壘層上。參照圖2，本發(fā)明器件的制作給出以下三種實施例。實施例I:本發(fā)明器件的制作，包括如下步驟步驟I.外延材料生長I. I)在SiC襯底基片上，利用MOCVD工藝，生長本征GaN層；I. 2)在本征GaN層上，生長8nm厚的AlGaN勢壘層，其中Al組份為35%， 在本征GaN層與AlGaN勢壘層的接觸位置形成2DEG ；I. 3)利用MOCVD工藝，在AlGaN勢壘層上生長厚度為50nm的原位SiN帽層，得到具有外延材料的樣片。步驟2. SiN柵槽刻蝕2. I)以5000轉(zhuǎn)/min的轉(zhuǎn)速在外延材料表面甩正膠，得到厚度為O. 8 μ m的光刻膠掩模，再在溫度為80°C的高溫烘箱中烘lOmin，然后采用NSR1755I7A光刻機光刻獲得柵電極圖形；2. 2)采用ICP98c型感應(yīng)耦合等離子體刻蝕機以O(shè). 5nm/s的刻蝕速率刻蝕去除柵區(qū)域50nm厚的原位SiN帽層，形成槽柵結(jié)構(gòu)。步驟3.金屬Ni和金屬Al的蒸發(fā)和剝離3. I)利用槽柵刻蝕米用的光刻圖形做蒸發(fā)金屬Ni和金屬Al的掩模圖形；3. 2)將樣片放入0hmiker-50電子束蒸發(fā)臺中，在真空度為l(T6pa條件下采用
O.lnm/s的速率在AlGaN勢壘層上方的SiN柵槽中進行6nm金屬Ni的電子束蒸發(fā)；3. 3)在金屬Ni上采用O. lnm/s進行2nm金屬Al的電子束蒸發(fā),然后對柵槽以外區(qū)域進行剝離形成柵區(qū)域的金屬Ni/Al層。步驟4.金屬Ni和金屬Al的高溫?zé)嵫趸纬蒒iO層和Al2O3層4. I)將樣片放入RTP500快速熱退火爐中，在氧氣環(huán)境下，將爐溫在20s時間內(nèi)由室溫升高至800°C ；4. 2)將800°C的溫度保持2min，再在高溫氧氣環(huán)境中將柵區(qū)域的Ni和Al熱氧化為 NiO 和 Al2O3 ；4. 3)通入冷卻氮氣，將RTP500快速熱退火爐溫度迅速降到室溫。步驟5.器件有源區(qū)隔離先采用甩膠機在2500轉(zhuǎn)/min的轉(zhuǎn)速下甩膠，得到光刻膠掩模厚度約為I μ m ;再采用NSR1755I7A光刻機進行曝光，形成臺面有源區(qū)的掩模圖形；然后將做好掩模的基片采用ICP98c型感應(yīng)耦合等離子體刻蝕機以lnm/s的刻蝕速率進行臺面隔離的干法刻蝕，刻蝕深度為120nm。步驟6.源漏電極制作6. I)采用甩膠機在5000轉(zhuǎn)/min的轉(zhuǎn)速下甩膠，得到光刻膠掩模厚度O. 8 μ m ;6. 2)在溫度為80°C的高溫烘箱中烘lOmin，采用NSR1755I7A光刻機進行曝光，形成源、漏區(qū)域掩模圖形；6. 3)采用0hmiker-50電子束蒸發(fā)臺以O(shè). lnm/s的蒸發(fā)速率進行源漏電極制作,源漏金屬依次選用Ti/Al/Ni/Au，其中Ti厚度為20nm，Al厚度為120nm，Ni厚度為45nm，Au厚度為55nm，；源漏歐姆接觸金屬蒸發(fā)完成后進行金屬剝離，得到完整的源漏電極；6. 4)將樣片放入RTP500快速熱退火爐中，在870°C的N2氣氛中進行30s的快速熱退火，對歐姆接觸金屬進行合金，完成源、漏電極的制作。步驟7.柵電極制作7. I)采用甩膠機在5000轉(zhuǎn)/min的轉(zhuǎn)速下甩膠，得到光刻膠掩模厚度為O. 8 μ m ;7. 2)在溫度為80°C的高溫烘箱中烘lOmin，采用NSR1755I7A光刻機進行曝光，形成柵區(qū)域掩模圖形；·
7. 3)采用0hmiker-50電子束蒸發(fā)臺以O(shè). lnm/s的蒸發(fā)速率進行柵金屬的蒸發(fā),柵金屬依次選用Ni/Au，其中Ni厚度為20nm，Au厚度為200nm ;蒸發(fā)完成后進行金屬剝離，得到完整的柵電極。步驟8.完成互聯(lián)引線的制作8. I)采用甩膠機在5000轉(zhuǎn)/min的轉(zhuǎn)速下甩正膠；8. 2)采用NSR1755I7A光刻機進行曝光，形成電極引線掩模圖形；8. 3)采用0hmiker-50電子束蒸發(fā)臺以O(shè). 3nm/s的蒸發(fā)速率對制作好掩模的樣片進行引線電極金屬蒸發(fā)，金屬選用Ti和Au,其中Ti厚度為20nm, Au厚度為200nm ；8. 4)在引線電極金屬蒸發(fā)完成后進行剝離，得到完整的引線電極。實施例2步驟一、在SiC襯底基片上，利用MOCVD工藝，生長本征GaN層；再在本征GaN層上，生長厚度為12nm、Al組份為30%的AlGaN勢壘層，75nm的原位SiN帽層，在本征GaN層與AlGaN勢壘層的接觸位置形成2DEG，得到具有外延材料的樣片。步驟二、SiN柵槽刻蝕以5000轉(zhuǎn)/min的轉(zhuǎn)速在外延材料表面甩正膠，得到厚度為O. 8 μ m的光刻膠掩模，再在溫度為80°C的高溫烘箱中烘lOmin，采用NSR1755I7A光刻機光刻獲得柵電極圖形；再采用ICP98c型感應(yīng)耦合等離子體刻蝕機以O(shè). 5nm/s的刻蝕速率刻蝕去除柵區(qū)域75nm厚的原位SiN帽層，形成槽柵結(jié)構(gòu)；步驟三、金屬Ni和金屬Al的蒸發(fā)和剝離利用槽柵刻蝕采用的光刻圖形做蒸發(fā)金屬Ni和金屬Al的掩模圖形，將樣片放入0hmiker-50電子束蒸發(fā)臺中，在真空度為l(T6pa條件下采用O. lnm/s的速率在AlGaN勢魚層上方的SiN柵槽中進行4nm金屬Ni的電子束蒸發(fā),而后在金屬Ni上采用O. lnm/s進行4nm金屬Al的電子束蒸發(fā)，然后對柵槽以外區(qū)域進行剝離形成柵區(qū)域的金屬Ni/Al層；步驟四、金屬Ni和金屬Al的高溫?zé)嵫趸纬蒒iO層和Al2O3層將樣片放入RTP500快速熱退火爐中，在氧氣環(huán)境下，將爐溫在20s時間內(nèi)由室溫升高至830°C，將830°C的溫度保持5min，再在高溫氧氣環(huán)境中將柵區(qū)域的Ni和Al熱氧化為NiO層和Al2O3層，最后通入冷卻氮氣，將RTP500快速熱退火爐溫度迅速降到室溫。步驟五.與實施例I中的步驟5相同。步驟六.與實施例I中的步驟6相同。
步驟七.與實施例I中的步驟7相同。步驟八.與實施例I中的步驟8相同。實施例3步驟A.外延材料生長。Al)在藍(lán)寶石襯底基片上，利用MOCVD工藝，生長本征GaN層；A2)在本征GaN層上，生長16nm厚的AlGaN勢壘層，其中Al組份為25%，在本征GaN層與AlGaN勢壘層的接觸位置形成2DEG，得到具有外延材料的樣片。步驟B. SiN柵槽刻蝕； BI)以5000轉(zhuǎn)/min的轉(zhuǎn)速在外延材料表面甩正膠，得到厚度為O. 8 μ m的光刻膠掩模，再在溫度為80°C的高溫烘箱中烘lOmin，然后采用NSR1755I7A光刻機光刻獲得柵電極圖形；B2)采用ICP98c型感應(yīng)耦合等離子體刻蝕機以O(shè). 5nm/s的刻蝕速率刻蝕去除柵區(qū)域IOOnm厚的原位SiN帽層，形成槽柵結(jié)構(gòu)。步驟C.金屬Ni和金屬Al的蒸發(fā)和剝離Cl)利用槽柵刻蝕米用的光刻圖形做蒸發(fā)金屬Ni和金屬Al的掩模圖形；C2)將樣片放入0hmiker-50電子束蒸發(fā)臺中，在真空度為l(T6pa條件下采用
O.lnm/s的速率在AlGaN勢壘層上方的SiN柵槽中進行2nm金屬Ni的電子束蒸發(fā)，而后在金屬Ni上采用O. lnm/s進行6nm金屬Al的電子束蒸發(fā)，然后對柵槽以外區(qū)域進行剝離形成柵區(qū)域的金屬Ni層和金屬Al層。步驟D.金屬Ni和金屬Al的高溫?zé)嵫趸纬蒒iO層和Al2O3層。Dl)將形成柵區(qū)域的金屬Ni層的樣片放入RTP500快速熱退火爐中，在氧氣環(huán)境下，將爐溫在20s時間內(nèi)由室溫升高至860°C ；D2)將860°C的溫度保持lOmin，再在高溫氧氣環(huán)境中將柵區(qū)域的Ni和Al熱氧化為NiO和Al2O3層；D3)通入冷卻氮氣，將RTP500快速熱退火爐溫度迅速降到室溫。步驟E.與實施例I中的步驟5相同。步驟F.與實施例I中的步驟6相同。步驟G.與實施例I中的步驟7相同。步驟H.與實施例I中的步驟8相同。
權(quán)利要求
1.一種原位SiN帽層AlGaN/GaN異質(zhì)結(jié)增強型器件，包括藍(lán)寶石或SiC襯底、本征GaN層、AlGaN勢壘層、介質(zhì)層和電極，介質(zhì)層位于AlGaN勢壘層之上，柵電極位于介質(zhì)層之上，介質(zhì)層兩邊的AlGaN勢壘層上為原位SiN帽層，源電極和漏電極分別位于原位SiN帽層兩側(cè)的AlGaN勢壘層上，其特征在于 所述介質(zhì)層，是通過在原位SiN帽層之間的AlGaN勢壘層上依次淀積金屬Ni和金屬Al，再在氧氣環(huán)境下高溫氧化而形成的NiO層和Al2O3層，以增加對η型溝道二維電子氣的耗盡作用。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的原位SiN帽層AlGaN/GaN異質(zhì)結(jié)增強型高電子遷移率晶體管，其特征在于AlGaN勢壘層的厚度為8 16nm，其Al組分為25 35%。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的原位SiN帽層AlGaN/GaN異質(zhì)結(jié)增強型高電子遷移率晶體管，其特征在于NiO層的厚度hi為2飛nm, Al2O3層的厚度h2為2飛nm,總的介質(zhì)層厚度為h = hl+h2=8nm。
4.一種原位SiN帽層AlGaN/GaN異質(zhì)結(jié)增強型高電子遷移率晶體管的制作方法，包括如下步驟 (1)在藍(lán)寶石或SiC基片上，利用MOCVD工藝，生長GaN緩沖層； (2)在GaN緩沖層上，利用MOCVD工藝，生長本征GaN層； (3)在本征GaN層上利用MOCVD工藝，生長厚度為8 16nm，Al組分為25 35%的AlGaN勢魚層； (4)采用MOCVD工藝，在AlGaN勢壘層上生長50nm IOOnm厚的原位SiN帽層； (5)對原位SiN帽層進行柵槽開孔，刻蝕露出柵區(qū)域； (6)在AlGaN勢魚層上的柵槽中依次淀積2 6nm的金屬Ni和2 6nm的金屬Al,保證總的金屬層厚度為8nm ； (7)對柵槽中已淀積的金屬Ni和金屬Al進行800°C 860°C下氧氣環(huán)境的2 IOmin高溫?zé)崽幚?，形成NiO層和Al2O3層； (8)在AlGaN勢壘層上進行有源區(qū)臺面隔離，并在臺面兩側(cè)的AlGaN勢壘層上制作源、漏歐姆接觸電極，在Al2O3層上制作柵電極，進行壓焊點引出，完成整個器件的制作。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的AlGaN/GaN高電子遷移率晶體管制作方法，其中步驟(6)所述的在AlGaN勢魚層上的柵槽中依次淀積2飛nm的金屬Ni和2飛nm的金屬Al,按如下步驟進行 5a)采用0hmiker-50電子束蒸發(fā)臺，在真空度為10_6pa條件下,采用O. lnm/s的速率，在AlGaN勢壘層上方的SiN柵槽中先進行Ni電子束蒸發(fā)，再進行Al電子束蒸發(fā)； 5b)對柵區(qū)域以外區(qū)域的Ni和Al進行剝離，形成柵區(qū)域的金屬Ni層和金屬Al層。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的AlGaN/GaN高電子遷移率晶體管制作方法，其中所述步驟(7)中的高溫?zé)崽幚?，是先采用RTP退火爐在20s時間內(nèi)升溫至800°C 860°C，然后保持2 lOmin，接著通入氮氣將溫度快速降低到室溫。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種原位SiN帽層AlGaN/GaN異質(zhì)結(jié)增強型器件及其制作方法，主要解決目前增強型高電子遷移率晶體管閾值電壓均勻性及工藝重復(fù)性差的問題。其制作過程為(1)在SiC或藍(lán)寶石基片上生長本征GaN層，然后生長厚度為8~16nm、Al組分為25~35％的AlGaN勢壘層；(2)在AlGaN勢壘層表面生長原位SiN帽層，并進行柵槽刻蝕露出柵區(qū)域；(3)在露出柵區(qū)域的AlGaN勢壘層表面淀積金屬Ni和Al；(4)在800℃~860℃下采用快速熱退火爐進行氧氣環(huán)境的高溫?zé)崽幚?，形成NiO和Al2O3層；(5)在原位SiN帽層上進行有源區(qū)臺面隔離，完成源、漏歐姆接觸電極，并在Al2O3層上制作柵電極。本發(fā)明具有器件閾值電壓高，柵泄漏電流小，工藝重復(fù)性和可控性高的優(yōu)點，可用于高工作電壓增強型AlGaN/GaN異質(zhì)結(jié)高壓開關(guān)，以及GaN基組合邏輯電路的基本單元。
文檔編號H01L21/318GK102945860SQ20121047655
公開日2013年2月27日 申請日期2012年11月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月21日
發(fā)明者王沖, 何云龍, 郝躍, 鄭雪峰, 馬曉華, 張進城 申請人:西安電子科技大學(xué)