一种提高增强型GaN MOS沟道迁移率的器件结构及实现方法技术

一种提高增强型GaN MOS沟道迁移率的器件结构及实现方法，本发明专利技术属于微电子技术领域，涉及GaN基电力电子器件制作。所述结构包括衬底、GaN或AlN缓冲层、InGaN层、GaN层、AlGaN层、掩膜介质层，绝缘栅介质层和栅金属。在衬底上外延生长AlGaN/GaN异质结材料，并在该结构上形成源极和漏极。本发明专利技术利用InGaN层和GaN层之间的极化电场，使得栅极下的沟道电子远离绝缘栅介质层和GaN沟道层的界面，减小了沟道电子的界面散射，提高了沟道中电子迁移率以及最大漏极电流密度。InGaN背势垒层的厚度、In组分以及GaN沟道层的厚度都通过计算机模拟得到了最优值。本发明专利技术能够有效减小沟道电子迁移率退化的问题，增大GaN基增强型器件的饱和电流，大幅度提高了增强型GaN MOS的电学性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于微电子
，涉及GaN基电力电子器件制作
技术介绍
GaN材料以其禁带宽度大、饱和电子漂移速度高、临界击穿电场强、热导率高等优越性能而备受关注。相比于其它三五族半导体材料，GaN基异质结因其在不掺杂时通过强自发极化效应能产生极高浓度的二维电子气，更是使其成为第三代半导体材料中的翘楚。GaN材料优越的性能使其在射频微波和电力电子领域有着广阔的应用前景。GaN器件主要以GaN异质结HEMT为主，其中AlGaN/GaN异质结最为常见。如前所述，在常规的AlGaN/GaN异质结中，由于强自发极化效应，在异质结界面存在高浓度的二维电子气，亦即常规的AlGaN/GaN HEMT器件，表现为耗尽型器件。但在很多实际电路的应用中需要增强型器件。目前比较常用来实现增强型GaN MOS的方法是栅刻蚀技术和氟离子注入技术。这两种方法，对GaN MOS沟道表面都有很大的损伤。因此，相比于常规的耗尽型GaN MOS器件，增强型GaN MOS器件栅极下的沟道电子迁移率低很多，这直接导致增强型GaN HEMT器件的饱和电流远低于耗尽型的GaN HEMT器件。为了提高增强型GaN MOS沟道电子本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种提高GaN MOS沟道迁移率的器件结构及实现方法，其特征在于：所述结构从下向上包括：衬底、GaN或者AlN缓冲层、InGaN背势垒层、GaN沟道层、AlGaN层，掩膜介质层和绝缘栅介质层，在晶元表面定义了栅极区域以及源、漏区域，栅极区域下面的掩膜介质层和AlGaN层被刻蚀掉以形成常关的增强型器件。

【技术特征摘要】
1.一种提高GaN MOS沟道迁移率的器件结构及实现方法，其特征在于：所述结构从下向上包括：衬底、GaN或者AlN缓冲层、InGaN背势垒层、GaN沟道层、AlGaN层，掩膜介质层和绝缘栅介质层，在晶元表面定义了栅极区域以及源、漏区域，栅极区域下面的掩膜介质层和AlGaN层被刻蚀掉以形成常关的增强型器件。2.根据权利要求1所述的提高GaN MOS沟道迁移率的器件结构及实现方法，其特征在于：其中的衬底材料为Si、SiC、蓝宝石。3.根据权利要求1所述的提高GaN MOS沟道迁移率的器件结构及实现方法，其特征在于：InGaN层中In的组分在0和1之间。4.根据权利要求1所述的提高GaN MOS沟道迁移率的器件结构及实现方法，其特征在于：InGaN层的厚度在0和20nm之间。5.根据权利要求1所述的提高GaN MOS沟道迁移率的器件结构及实现方法，其特征在于：沟道GaN层的厚度在0和20nm之间。6.根据权利要求1所述的提高GaN MOS沟道迁移率的器件结构及实现方法，其特征在于：所述掩膜介质层的材料可以为：Si3N4、SiO2、SiON。7.根据权利要求1所述的提高GaN MOS沟道迁移率的器件结构及实现方法，其特征在于：其中的绝缘栅介质层材料为以下材料中的任意一种：Si3N4、Al2O3、AlN、HfO2、SiO2、HfTiO、Sc2O3、Ga2O3及SiNO。8.根据权利要求1所述的提高GaN MOS沟道迁移率的器件结构及实现方法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：王茂俊，桑飞，陶明，郝一龙，
申请(专利权)人：北京大学，
类型：发明
国别省市：北京;11