一种复合栅浮空场板槽栅AlGaN/GaN HEMT器件结构及其制作方法，包括从下至上依次复合的衬底、GaN缓冲层、AlN隔离层、GaN沟道层、本征AlGaN层和AlGaN掺杂层，在AlGaN掺杂层之上的两端分别设有源电极和漏电极，在靠近漏电极的AlGaN掺杂层上设有LiF层，在该LiF层上设有浮空场板；在该LiF层与源电极之间设有有机绝缘介质层，在该有机绝缘介质层的上面和旁边设有栅场板；在AlGaN掺杂层上面的裸露区域设有钝化层。本发明专利技术利用PTFE层和ITO栅场板提高了器件的击穿电压；利用LiF层和Al浮空场板减小了器件栅漏之间的导通电阻；利用栅场板和浮空场板，进一步提高了器件的击穿电压。
【技术实现步骤摘要】
【专利说明】槽栅AIGaN/GaN HEMT器件结构及制作方法
本专利技术属于微电子
，涉及半导体器件制作，具体的说是一种栅浮空复合场板槽栅AIGaN/GaN HEMT器件结构及制作方法，可用于制作高击穿电压、低导通电阻和高频率特性的AIGaN/GaN高电子迀移率晶体管。技术背景近年来以SiC和GaN为代表的第三代宽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，受到广泛关注。在理论上，利用这些材料制作的高电子迀移率晶体管HEMT、发光二极管LED、激光二极管LD等器件比现有器件更具有优越性，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。AIGaN/GaN异质结高电子迀移率晶体管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，成为电力电子器件领域和功率器件领域的研究热门。近年来，制作更高频率高压AlGaN/GaNHEMT成为又一研究热点。由于AIGaN/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，并且其迀移率很高。在提高AIGaN/GaN异质结电子迀移率晶体管击穿电压方面，人们进行了大量的研究，发现AIGaN/GaN HEMT器件的击穿主要发生在栅电极边缘和漏电极附近两个位置，因此要提高器件的击穿电压，必须使栅漏区域的电场重新分布，尤其是降低栅电极边缘的电场，为此，人们提出了采用场板结构的方法；在提高AIGaN/GaN异质结电子迀移率晶体管频率特性方面，使用槽栅结构，让栅电极对2DEG有更好的控制效果。(1)场板结构具体参见 Yuji Ando, Ak1 ffakejima, Yasuhiro Okamoto 等的Novel AIGaN/GaN dual-field-plate FET with high gain, increased linearity andstability, IEDM 2005, pp.576-579，2005。在 AIGaN/GaN HEMT 器件中采用场板结构，可以将器件的击穿电压大幅度的提高，并且能降低栅漏电容，提高了器件的线性度和稳定性。(2)槽棚.结构具体参见W.B.Lanford, T.Tanaka, Y.0toki 等的Recessed-gateenhancement-mode GaN HEMT with high threshold voltage, ELECTRONICS LETTERS2005,Vol.41，N0.7，2005。在AIGaN/GaN HEMT器件中采用槽栅结构能够有效的提高器件的频率特性。但是，目前的AIGaN/GaN HEMT器件在耐压、导通电阻和频率特性等方面性能还不能满足实际应用的需要。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种栅浮空复合场板槽栅AIGaN/GaN HEMT器件，实现高压、低导通电阻和高频率特性器件的结构及其制作方法。本专利技术是这样实现的: 一种复合栅浮空场板槽栅AIGaN/GaN HEMT器件结构，其特征在于，包括从下至上依次复合的衬底、GaN缓冲层、A1N隔离层、GaN沟道层、本征AlGaN层和AlGaN掺杂层，在AlGaN掺杂层之上的两端分别设有源电极和漏电极，在靠近漏电极的AlGaN掺杂层上设有LiF层，在该LiF层上设有浮空场板；在该LiF层与源电极之间的AlGaN掺杂层上设有有机绝缘介质层，在该有机绝缘介质层旁边的AlGaN掺杂层上设有栅极槽，在该栅极槽内和有机绝缘介质层的上面设有栅场板；在AlGaN掺杂层上面的裸露区域设有钝化层。所述的衬底的材质包括蓝宝石、SiC、GaN或MgO。所述的AlGaN掺杂层中A1与Ga的组分范围依据AlxGa: XN进行调节，其中χ=0~1。所述的有机绝缘介质层为PTFE。所述的钝化层的材质包括SiN、A1203或HfO 2。在所述的栅场板和AlGaN势皇层之间使用PTFE材料作为介质层，以降低器件的2DEG浓度。在所述的浮空场板和AlGaN势皇层之间使用LiF材料作为介质层，以增加器件的2DEG浓度。一种所述的复合栅浮空场板槽栅AIGaN/GaN HEMT器件的制作方法，其特征在于，包括以下工艺步骤:(1)清洗；(2)刻蚀有源区台面:(3)制备源、漏电极；(4)刻蚀栅极凹槽；(5)制备有机绝缘介质层；(6)制备栅场板；(7) LiF层的制备；(8)制备浮空场板:(9)制备钝化层；(10)加厚电极。具体工艺如下: (1)清洗:对外延生长的AIGaN/GaN材料进行有机清洗，用流动的去离子水清洗并放入HC1: H20=1:1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)刻蚀有源区台面:对清洗干净的AIGaN/GaN材料进行光刻和干法刻蚀，形成有源区台面； (3 )制备源、漏电极:对制备好有源区台面的AIGaN/GaN材料进行光刻，形成源漏区，放入电子束蒸发台中淀积欧姆接触金属Ti/Al/Ni/Au=(20/120/45/50nm)并进行剥离，最后在氮气环境中进行850°C 35s的快速热退火，形成欧姆接触； (4)刻蚀栅极凹槽:对完成欧姆接触的器件进行光刻，形成栅极刻蚀区域，放入ICP干法刻蚀反应室中，工艺条件为:上电极功率为200W，下电极功率为20W，反应室压力为1.5Pa，(:12的流量为lOsccm，N 2的流量为lOsccm，将AlGaN势皇层刻蚀掉5~10nm，然后将器件放入HC1:H20=1:1溶液中处理30s，去除刻蚀残留物； (5)制备有机绝缘介质层:对完成槽栅刻蚀的器件进行光刻，形成有机绝缘介质PTFE淀积区域，然后放入氧等离子处理室中对AlGaN表面进行轻度氧化处理，然后放入电子束蒸发台中:反应室真空抽至4.0*10 3帕，缓慢加电压使控制PTFE蒸发速率为0.lnm/s,淀积200~300nm厚的PTFE薄膜；将淀积好PTFE介质的器件放入丙酮溶液中浸泡30~60min，进行超声剥离； (6)制备栅场板:对完成PTFE剥离的器件进行光刻，形成栅以及栅场板区，放入电子束蒸发台中淀积200nm厚的栅金属；放入丙酮溶液中浸泡30~60min，进行超声剥离，形成栅场板结构； (7)LiF层的制备:将完成栅极制备的器件进行光刻，形成绝缘介质LiF层的淀积区域，然后放入电子束反应室真空抽至4.0*10 3帕，缓慢加电压使控制LiF蒸发速率为0.5nm/s,淀积100~200nm厚的LiF薄膜；将淀积好LiF薄膜的器件放入丙酮溶液中浸泡30~60min，进行超声剥离，形成LiF层； (8)制备浮空场板:对完成LiF层制备的器件进行光刻，形成浮空场板区，放入电子束蒸发台中淀积200nm厚的A1金属；将淀积好A1金属的器件放入丙酮溶液中浸泡30~60min，进行超声剥离，形成浮空场板结构； (9)制备钝化层:将完成的器件放入PECVD反应室淀积SiN钝化膜，具体工艺条件为:SiHj^流量为40SCCm，NH3的流量为lOsccm，反应室压力为l~2Pa，射频功率为40W，淀积200nm~300nm厚的SiN钝化膜； 将器件再次进行清洗、光刻显影，形成SiN薄膜的刻蚀区，并放入ICP干本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种复合栅浮空场板槽栅AlGaN/GaN HEMT器件结构，其特征在于，包括从下至上依次复合的衬底、GaN缓冲层、AlN隔离层、GaN沟道层、本征AlGaN层和AlGaN掺杂层，在AlGaN掺杂层之上的两端分别设有源电极和漏电极，在靠近漏电极的AlGaN掺杂层上设有LiF层，在该LiF层上设有浮空场板；在该LiF层与源电极之间的AlGaN掺杂层上设有有机绝缘介质层，在该有机绝缘介质层旁边的AlGaN掺杂层上设有栅极槽，在该栅极槽内和有机绝缘介质层的上面设有栅场板；在AlGaN掺杂层上面的裸露区域设有钝化层。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：柴常春，杨琦，陈鹏远，杨银堂，刘阳，樊庆扬，于新海，史春蕾，孙斌，
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
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。