具P型二维材料栅极增强型氮化镓场效应器件的制备方法技术

本发明专利技术提出一种具有P型二维材料栅极氮化镓基场效应晶体管的制备方法，包括以下步骤：在单晶衬底上依次外延缓冲层、沟道层、势垒层、界面控制层得到外延衬底；在外延衬底上的源极和漏极区域沉积源漏金属，并形成欧姆接触；在外延衬底上方沉积二维材料层；定义栅极金属区域，沉积栅极金属；利用富氧气氛对栅源，栅漏之间二维材料进行氧化处理；在界面控制层表面沉积介质钝化层；形成源漏电极与栅极的接触孔。使用P型二维材料来替代传统P‑GaN层，利用P型二维材料来耗尽底下二维电子气，形成增强型场效应晶体管，用氧化的方法替代刻蚀，可以减小对势垒层表面的损伤，从而克服现有技术的困难。

Fabrication of gate enhanced gallium nitride field effect devices with P type 2-D materials

The invention provides a method for the preparation of a P type two-dimension gate GaN based field effect transistor, which includes the following steps: the epitaxial buffer layer, channel layer, barrier layer and interface control layer are obtained on the single crystal substrate, and the source and drain deposits on the epitaxial substrate are deposited and formed in ohm. Contact: a two-dimensional material layer is deposited above the epitaxial substrate, the gate metal region is defined and the grid metal is deposited; the two-dimensional material between the gate and the gate leaks is oxidized by oxygen enrichment atmosphere; the dielectric passivation layer is deposited on the surface of the interface control layer, and the contact holes of the source drain electrode and the grid are formed. The P type two-dimensional material is used to replace the traditional P GaN layer, and the two dimensional electron gas is used to use the P type two-dimensional material to form an enhanced field effect transistor, and the oxidation method is used to replace the etching, which can reduce the damage to the surface of the barrier layer and overcome the difficulties of the existing technology.

【技术实现步骤摘要】
具P型二维材料栅极增强型氮化镓场效应器件的制备方法
本专利技术涉及半导体器件制作领域，具体涉及具P型二维材料栅极增强型氮化镓场效应器件的制备方法。
技术介绍
氮化镓材料具有禁带宽度大、临界击穿电场高、热导率高等特点，在宽带通信、电力电子等领域应用前景广阔。由于氮化镓(GaN)与铝镓氮(AlGaN)异质结界面处存在自发极化和压电极化效应，二维电子气浓度非常高(>1E13cm-2)，这使得氮化镓场效应器件[此处场效应器件指HEMT(高电子迁移率晶体管)器件]具有非常低的导通电阻和开关延迟。然而AlGaN/GaN异质界面处高浓度的二维电子气会使氮化镓场效应器件通常为耗尽型器件，耗尽型器件的特点是当外加偏压为零时器件仍为导通状态，因此具有静态功耗高的问题。为此人们希望通过技术手段实现增强型的氮化镓场效应器件。增强型氮化镓场效应器件在电路应用中不需要负极性电压，降低了电路的复杂性和制作成本，还可以提高功率开关电路的安全性。目前制作增强型氮化镓场效应器件方法有：(1)刻蚀凹栅槽；(2)F基等离子体处理；(3)生长薄的势垒层；(4)生长p-GaN盖帽层；(5)生长InGaN盖帽层等。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.具P型二维材料栅极增强型氮化镓场效应器件的制备方法，其包括以下步骤：在单晶衬底上依次外延缓冲层、沟道层、势垒层、界面控制层得到外延衬底；在外延衬底上的源极和漏极区域沉积源漏金属，并形成欧姆接触；在外延衬底上方沉积二维材料层；定义栅极金属区域，沉积栅极金属；利用富氧气氛对栅源，栅漏之间二维材料进行氧化处理；在界面控制层表面沉积介质钝化层；形成源漏电极与栅极的接触孔。

【技术特征摘要】
1.具P型二维材料栅极增强型氮化镓场效应器件的制备方法，其包括以下步骤：在单晶衬底上依次外延缓冲层、沟道层、势垒层、界面控制层得到外延衬底；在外延衬底上的源极和漏极区域沉积源漏金属，并形成欧姆接触；在外延衬底上方沉积二维材料层；定义栅极金属区域，沉积栅极金属；利用富氧气氛对栅源，栅漏之间二维材料进行氧化处理；在界面控制层表面沉积介质钝化层；形成源漏电极与栅极的接触孔。2.如权利要求1所述的具P型二维材料栅极增强型氮化镓场效应器件的制备方法，其特征在于，所述单晶衬底材料选自：硅、蓝宝石、碳化硅；所述缓冲层的材料选自：AlGaN、AlN、InAlN、高阻GaN；所述沟道层的材料选自：GaN、InGaN以及它们的组合；所述势垒层材料选自：AlGaN、InAlN、GaN、AlN中的一种或几种；所述界面控制层材料为：GaN。3.如权利要求1所述的具P型二维材料栅极增强型氮化镓场效应器件的制备方法，其特征在于，在外延衬底上的源极和漏极区域沉积源漏金属，并形成欧姆接触包括：在外延衬底上，结合光刻工艺，利用蒸发或者溅射的方式在源极和漏极区域沉积Ti/TiN/Al电极，并通过高温合金形成欧姆接触。4.如权利要求1所述的具P型二维材料栅极增强型氮化镓场效应器件的制备方法，其特征在于，所述二维材料层的材质为P型二维半导体材料；P型二维半导体材料的掺杂浓度为1013-1021/cm3，包括：二硒化钨、二硫化钨、二硒化钼、二硫化钼、二碲化钼中的一种或几种以及它们的任意组合。5.如权利要求4所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁世博，
申请(专利权)人：北京华碳科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：北京,11