The invention belongs to the field of semiconductor devices, and discloses an enhanced AlN / AlGaN / GaN HEMT device and a preparation method thereof. The device comprises a substrate, a GaN channel layer, an AlGaN ultra-thin barrier layer and an amorphous SiO
【技术实现步骤摘要】
一种增强型AlN/AlGaN/GaNHEMT器件及其制备方法
本专利技术属于半导体器件领域,具体涉及一种增强型AlN/AlGaN/GaNHEMT器件及其制备方法。
技术介绍
在化合物半导体电子器件中,高电子迁移率晶体管(HEMT)是应用于高频大功率场合最主要的电子器件。这种器件依靠Ⅲ族氮化物半导体的自发极化和压电极化效应,在异质结界面形成具有量子效应的二维电子气(2DEG)导电沟道,2DEG的密度、迁移率和饱和速率等决定了器件的电流处理能力。其中,基于GaN及相关Ⅲ-Ⅴ族氮化物材料(AlN、InN)的HEMT器件是目前化合物半导体电子器件的研究热点。与第二代半导体GaAs相比,GaN具有宽禁带、临界击穿电场高、电子饱和速度高、热导率高、抗辐照能力强等优势,因此GaNHEMT具有优异的高频、耐压、耐高温、耐恶劣环境特性,被大量应用在射频微波以及功率开关等领域。AlGaN/GaN异质结界面处的自发极化及压电极化,使得常见的AlGaN/GaN异质结之间能够产生浓度大约为1013cm-2的面电荷密度,因此GaNHEMT器件是天然的耗尽型器件。这种耗尽型器件在射频微波应用中要使用负的开启电压,使电路结构变得复杂而且电路的防误启的保护功能也会受到影响,降低电路的安全性,因此有必要开展增强型GaNHEMT器件的研究,简化电路设计和降低制备成本,这对大规模微波射频电路应用来说具有重大意义。同时在数字电路中,增强型和耗尽型GaNHEMT相结合,可以集成为直接耦合型场效应晶体管逻辑(DCFL)电路,这些单片集成的增强型/耗尽型( ...
【技术保护点】
1.一种增强型AlN/AlGaN/GaN HEMT器件,其特征在于:所述器件包括:衬底、GaN沟道层、AlGaN超薄势垒层、非晶SiO
【技术特征摘要】
1.一种增强型AlN/AlGaN/GaNHEMT器件,其特征在于:所述器件包括:衬底、GaN沟道层、AlGaN超薄势垒层、非晶SiO2层、单晶AlN层、漏金属电极、源金属电极和栅金属电极,其中:
所述衬底、GaN沟道层和AlGaN超薄势垒层由下至上依次层叠;
所述非晶SiO2层覆盖在AlGaN超薄势垒层上表面的部分区域;
所述漏金属电极和源金属电极分别位于AlGaN超薄势垒层上表面未被非晶SiO2层覆盖的两侧区域,漏金属电极和源金属电极与AlGaN超薄势垒层之间形成欧姆接触;
所述单晶AlN层覆盖在AlGaN超薄势垒层上表面未被源漏金属电极覆盖的区域,并覆盖非晶SiO2层;
所述栅金属电极位于非晶SiO2层上方单晶AlN层的上表面,栅金属电极与AlGaN超薄势垒层之间形成肖特基接触。
2.根据权利要求1所述的一种增强型AlN/AlGaN/GaNHEMT器件,其特征在于:所述衬底为硅衬底。
3.根据权利要求1所述的一种增强型AlN/AlGaN/GaNHEMT器件,其特征在于:所述GaN沟道层的厚度为1~5μm;所述非晶SiO2层的厚度为5~15nm;所述单晶AlN层的厚度为15~25nm。
4.根据权利要求1所述的一种增强型AlN/AlGaN/GaNHEMT器件,其特征在于:所述AlGaN超薄势垒层的厚度为5~7nm,Al元素的摩尔含量为25%~30%。
5.根据权利要求1所述的一种增强型AlN/AlGaN/GaNHEMT器件,其特征在于:所述漏金属电极和源金属电极由Ti、Al、Ni、Au四层金属组成;所述栅金属电极由Ni、Au两层金属组成。
6.根据权利要求1所述的一种增强型AlN/AlGaN/GaNHEMT器件,其特征在于:所述栅金属电极位于靠近源金属电极的一侧。
7.权利要求1~6任一项所述的一种增强型AlN/AlGaN/GaNHEMT器件的制备方法,其特征在于包括以下步骤:
步骤1,在衬底上依次外延GaN沟道层和AlG...
【专利技术属性】
技术研发人员:李国强,孙佩椰,陈丁波,万利军,阙显沣,姚书南,
申请(专利权)人:华南理工大学,
类型:发明
国别省市:广东;44
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