【技术实现步骤摘要】
加栅场板耗尽型AlGaN/GaNHEMT器件结构及其制作方法
本专利技术属于微电子
,涉及半导体器件制作,具体的说是一种加栅场板耗尽型AlGaN/GaNHEMT器件结构及制作方法,可用于制作低沟道电阻高频率的耗尽型高电子迁移率晶体管。
技术介绍
近年来以SiC和GaN为代表的第三带宽禁带隙半导体以其禁带宽度大、击穿电场高、热导率高、饱和电子速度大和异质结界面二维电子气浓度高等特性,使其受到广泛关注。在理论上,利用这些材料制作的高电子迁移率晶体管HEMT、发光二极管LED、激光二极管LD等器件比现有器件具有明显的优越特性,因此近些年来国内外研究者对其进行了广泛而深入的研究,并取得了令人瞩目的研究成果。AlGaN/GaN异质结高电子迁移率晶体管HEMT在高温器件及大功率微波器件方面已显示出了得天独厚的优势,追求器件高频率、高压、高功率吸引了众多的研究。近年来,制作更高频率高压AlGaN/GaNHEMT成为关注的又一研究热点。由于AlGaN/GaN异质结生长完成后,异质结界面就存在大量二维电子气2DEG,当界面处电阻率降低时,我们可以获得更高的器件频率特性。AlGaN/GaN异质结电子迁移率晶体管可以获得很高的频率,但往往要以牺牲耐高压特性为代价。目前提高的AlGaN/GaN异质结晶体管频率的方法如下:1.结合无电介质钝化(dielectric-freepassivation)与重生长欧姆接触来减小电阻率。参见YuanzhengYue,ZongyangHu,JiaGuo等InAlN/AlN/GaNHEMTsWithRegrownOhmicContactsa ...
【技术保护点】
一种加栅场板耗尽型AlGaN/GaN HEMT器件结构,其特征在于:所述结构包括衬底、本征GaN层、AlN隔离层、本征AlGaN层、AlGaN掺杂层、栅电极、源电极、漏电极、栅场板、绝缘层、钝化层以及用于调节沟道电场的硅化物;所述AlGaN掺杂层位于本征AlGaN层之上,电极以及绝缘层位于AlGaN层之上,硅化物位于绝缘层之上;在衬底上外延生长耗尽型AlGaN/GaN异质结材料,并在该异质结材料上形成栅极、源极和漏极,然后淀积一层绝缘层,在绝缘层上的栅漏区域以及栅源区域间,形成硅化物,将厚绝缘层上的硅化物与栅极电连接形成栅场板结构,最后淀积钝化层实现器件的钝化。
【技术特征摘要】
1.一种加栅场板耗尽型AlGaN/GaNHEMT器件结构,其特征在于:所述结构包括衬底、本征GaN层、AlN隔离层、本征AlGaN层、AlGaN掺杂层、栅电极、源电极、漏电极、栅场板、绝缘层、钝化层以及用于调节二维电子气浓度的硅化物;所述AlN隔离层位于本征GaN层之上,所述本征AlGaN位于所述隔离层之上,所述AlGaN掺杂层位于本征AlGaN层之上,栅电极、源电极、漏电极以及绝缘层位于AlGaN掺杂层之上,硅化物位于绝缘层之上;在衬底上外延生长有耗尽型AlGaN/GaN异质结材料,所述AlGaN/GaN异质结材料中的AlGaN是由本征AlGaN层和AlGaN掺杂层共同组成,GaN就是本征GaN层,并在该异质结材料上形成有栅电极、源电极和漏电极,然后淀积一层绝缘层,其中厚绝缘层位于栅电极与漏电极之间,紧挨栅电极,厚度为200nm-700nm,薄绝缘层分别位于厚绝缘层与漏电极之间和栅电极与源电极之间,厚度为5~10nm,在绝缘层上的栅漏区域以及栅源区域间,形成有硅化物,硅化物为块状,会对硅化物正下方的绝缘层、本征AlGaN层和AlGaN掺杂层引入压应力,而除此之外的其余本征AlGaN层和AlGaN掺杂层的区域会受到张应力,通过使块间距小于块宽度,使得本征AlGaN层和AlGaN掺杂层总体获得张应力,从而使沟道中2DEG得到增强,所述的硅化物包括NiSi,TiSi2或Co2Si,将厚绝缘层上的硅化物与栅电极电连接形成栅场板结构,最后淀积钝化层实现器件的钝化。2.根据权利要求1所述的加栅场板耗尽型AlGaN/GaNHEMT器件结构,其特征在于:其中的衬底材料是蓝宝石、碳化硅、GaN或MgO。3.根据权利要求1所述的加栅场板耗尽型AlGaN/GaNHEMT器件结构,其特征在于:其中的AlGaN中Al与Ga的组份能够调节,AlxGa1-xN中x=0~1。4.根据权利要求1所述的加栅场板耗尽型AlGaN/GaNHEMT器件结构,其特征在于:其本征GaN层替换为AlGaN层,而该替换后的AlGaN中Al的组份小于本征AlGaN层和AlGaN掺杂层的Al组份。5.根据权利要求1所述的加栅场板耗尽型AlGaN/GaNHEMT器件结构,其特征为:位于厚绝缘层上的硅化物与栅电极电连接形成栅场板结构,提高器件的击穿电压。6.基于加栅场板耗尽型AlGaN/GaNHEMT器件结构的制作方法,包括如下步骤:(1)对外延生长的AlGaN/GaN材料进行有机清洗,用流动的去离子水清洗并放入HCl∶H2O=1∶1体积比的溶液中进行腐蚀30-60s,最后用流动的去离子水清洗并用高纯氮气吹干;(2)对清洗干净的AlGaN/GaN材料进行光刻和干法刻蚀,形成有源区台面;(3)对制备好台面的AlGa...
【专利技术属性】
技术研发人员:冯倩,杜锴,代波,张春福,梁日泉,郝跃,
申请(专利权)人:西安电子科技大学,
类型:发明
国别省市:陕西;61
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