本发明专利技术公开了一种具有原位栅介质的AlGaN/GaN异质结器件及其制造方法。该器件包括形成于衬底上的AlGaN/GaN异质结构及源、漏和栅极，且该异质结构上还原位外延生长有用作栅介质的BN薄膜或者BAlN薄膜。该制造方法包括在衬底上生长形成AlGaN/GaN异质结构的操作，以及将该异质结构置入外延生长设备，并输入氮源与硼源以及作为可选原料的铝源，从而在该异质结构上原位生长形成用作栅介质的BN薄膜或者BAlN薄膜的操作。本发明专利技术在对器件结构无损伤的情况下，可以在器件材料外延时形成高质量BN或者BAlN栅介质，该栅介质具有高的介电常数，大的禁带宽度，利用此栅介质可以提高具有GaN/AlGaN介质结构的半导体电子器件的性能，降低栅漏电流，抑制电流崩塌效应和回滞现象，提高器件的整体性能。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及III族氮化物半导体器件，尤其是具有原位栅介质的AIGaN/GaN异质结器件及其制作方法，属于半导体功率器件领域。技术背景从二十世纪六七十年代开始，II1-V族化合物半导体电子器件成为人们研究的重点，尤其是到了九十年代发现采用Mg掺杂实现了 P型GaN材料的外延以来，更是把GaN宽禁带半导体材料和器件的研究推向了崭新的研究阶段，到目前GaN相关材料和器件依旧是国际上的研究热点。GaN体材料的禁带宽度为3.4eV，击穿场强为3.3MV/cm，其与AlGaN形成的二维电子气迁移率大于2000cm2/V*s，载流子面浓度可达到1.0E1013cm 2,因而具有AlGaN/GaN异质结构的半导体器件更适合于高频大功率方面的应用。1993年世界上第一支GaN HEMT器件诞生，1996年GaN HEMT首次得到了微波功率特性，随后输出功率同最初的1.lff/mmi2GHz提高了 32.2ff/mmi4GHz和30.6ff/mmi8GHz,到2011年报道的器件截止频率为343GHz和W波段输出功率密度达到了 1.7ff/mmi95GHz0虽然AIGaN/GaN异质结器件有如此优越的性能，但其仍然存在诸多问题，如电流崩塌现象严重制约着器件性能发挥，目前工艺上普遍采用介质层钝化抑制电流崩塌，但是带来的问题是钝化后器件栅上的泄漏电流增加。为了减小器件栅上的泄漏电流、降低界面态、提高击穿电压，就有必要在器件栅下引入低界面态、高击穿电场强度的介质层制成绝缘栅介质。2000年K.han等采用等离子体增强化学气相淀积(PECVD)方法制备了 AIGaN/GaNHEMT的Si02绝缘栅，同年Hu等人同样采用PECVD淀积氮化硅(SiNx)的绝缘栅制作AlGaN/GaN HEMT,也得到了好的器件性能。2005年Ye等人利用原子层淀积技术在由M0CVD生长得到的AIGaN/GaN异质结材料上淀积一层A1203介质层，然后再在600°C、氧气氛下退火60s,形成栅介质层，增强了器件特性。目前不论是采用Si02或者SiNx还是A1203都可以作为AIGaN/GaN异质结器件的栅介质钝化层，并展现出一些优越性能，但由于各个方法都有其自身的缺点和不足，比如生长这些介质层普遍需要将AIGaN/GaN异质结材料从外延设备反应室中取出，然后用PECVD或者ALD等设备生长，这就导致材料界面被氧化、沾污，界面态增加，从而钝化后器件栅上的泄漏电流增加。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术的目的是提供一种具有原位栅介质的AIGaN/GaN异质结器件及其制作方法。为实现以上目的，本专利技术采用了如下所述的技术方案:一种具有原位栅介质的AIGaN/GaN异质结器件,包括形成于衬底上的AIGaN/GaN异质结构及源极、漏极和栅极，其中，所述AIGaN/GaN异质结构上还原位外延生长有用作栅介质的BN薄膜或者BAIN薄膜。一种具有原位栅介质的AIGaN/GaN异质结器件的制造方法，包括在衬底上生长形成AIGaN/GaN异质结构的操作，并还包括如下操作:将所述AIGaN/GaN异质结构置入外延生长设备，并将氮源与硼源以及作为可选原料的铝源经载气输入外延生长设备中，从而在所述AIGaN/GaN异质结构上生长形成用作栅介质的BN薄膜或者BA1N薄膜。较之现有技术，本专利技术的优点包括:提供了一种具有高质量栅介质的器件及形成所述高质量栅介质的方法，且对III族氮化物半导体器件结构没有损伤，可以有效的在器件材料外延时形成BN或者BA1N薄膜栅介质，该栅介质具有高的介电常数，大的禁带宽度，利用此栅介质可以提高具有GaN/AlGaN介质结构的半导体电子器件的性能，降低栅漏电流，抑制电流崩塌效应和回滞现象，提高器件的整体性能。【附图说明】图1是本专利技术一典型实施例中一种AIGaN/GaN异质结半导体器件的结构示意图； 图2是本专利技术一典型实施例中一种AIGaN/GaN异质结半导体器件制备工艺流程图。【具体实施方式】本专利技术的一个方面提供了一种具有原位栅介质的AIGaN/GaN异质结器件，包括形成于衬底上的AIGaN/GaN异质结构及源极、漏极和栅极，其中，所述AIGaN/GaN异质结构上还原位外延生长有用作栅介质的BN薄膜或者BA1N薄膜。进一步的，所述AIGaN/GaN异质结构包括沿设定方向依次形成于衬底上的缓冲层、高阻GaN层、无掺杂GaN层、AlGaN层和GaN盖帽层，所述GaN盖帽层上原位外延生长有BN薄膜或者BA1N薄膜。在一较为具体的实施案例中，所述衬底可以选自但不限于厚度为300μπι?1500 μ m的S1、SiC或蓝宝石衬底。在一较为具体的实施案例中，所述缓冲层可以选自但不限于AIN、AlGaN或A1N/AlGaN超晶格结构。在一较为具体的实施案例中，所述高阻GaN层的厚度优选为2?4μπι。在一较为具体的实施案例中，所述无掺杂GaN层中的电子迁移率优选大于500。在一较为具体的实施案例中，所述AlGaN层的厚度优选为25?30nm，A1组分优选为20?30% (原子摩尔比含量)。在一较为具体的实施案例中，所述GaN盖帽层的厚度优选为1?2nm。在一较为具体的实施案例中，所述BN薄膜或者BAIN薄膜的厚度优选为1?20nm。本专利技术的另一个方面提供了一种具有原位栅介质的AIGaN/GaN异质结器件的制造方法，包括在衬底上生长形成AIGaN/GaN异质结构的操作，且进一步的还包括:将所述AIGaN/GaN异质结构置入外延生长设备，并将氮源与硼源以及作为可选原料的铝源经载气输入外延生长设备中，从而在所述AIGaN/GaN异质结构上生长形成用作栅介质的BN薄膜或者BA1N薄膜。进一步的，在一较为典型的实施案例中，该制造方法可以包括如下步骤:(1)将衬底置入外延生长设备，并在衬底上外延一层以上的缓冲层，再外延高阻GaN层和厚度为20?lOOnm的无掺杂GaN层； (2)在所述无掺杂GaN层之上外延厚度20?30nm的AlGaN层和厚度1?2nm的GaN盖帽层； (3)在所述GaN盖帽层上原位外延一层以上的BN薄膜或者BA1N薄膜； (4)对步骤(3)所获器件表面上对应于源极、漏极、栅极的区域进行加工，继而制作所述AIGaN/GaN异质结器件的源极与漏极以及栅极，而后退火分别形成欧姆接触和肖特基接触。进一步的，所述硼源可选用但不限于气相或高纯度固态含硼材料，例如，所述气相含硼材料可选用但不限于三甲基硼(TMB)、三乙基硼(TEB)、BC13或硼烷。进一步的，在一更为具体的实施案例中，步骤(4)还可包括: 对步骤(3)所获器件表面涂胶、光刻，暴露出与源极和漏极相应的区域，而阻挡与栅极相应的区域，用II1-V ICP工艺刻蚀所述器件的源、漏极相应区域，深度为100?200nm ；以及，利用PVD工艺在所述器件的源、漏极相应区域沉积Ti/Al/Ti/Au或Ti/Al/Ni/Au，在栅极相应区域沉积Ni/Au或Cr/Au，分别经过退火工艺形成欧姆接触和肖特基接触。本专利技术的具有AIGaN/GaN异质结构的半导体器件包括HEMT (高速电子迁移率晶体管)，HFET (异质结场效应晶体管)，M0SFET (金属氧化物半导体场效应晶体管)等，且不本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种具有原位栅介质的AlGaN/GaN异质结器件，包括形成于衬底上的AlGaN/GaN异质结构及源极、漏极和栅极，其特征在于，所述AlGaN/GaN异质结构上还原位外延生长有用作栅介质的BN薄膜或者BAlN薄膜。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张晓东，范亚明，蔡勇，张宝顺，
申请(专利权)人：中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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