基于高K材料的品型栅AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管及制作方法技术

本发明专利技术公开了一种基于高K材料的品型栅AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管及制备方法，该高电子迁移率晶体管包括衬底、AlN成核层、GaN缓冲层、AlN插入、AlGaN势垒层、源极、漏极和栅介质层，该栅介质层包括介电常数不同的第一介质材料层与第二介质材料层横向连接组成的界面过渡层和介电常数大于Al

【技术实现步骤摘要】
基于高K材料的品型栅AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管及制作方法
本专利技术涉及宽禁带半导体
，尤指一种基于高K材料的品型栅AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管及制作方法。
技术介绍
随着无线通信技术的发展，这对微波功率器件有了更高的要求。相比于其他材料，GaN的禁带宽度大，电子饱和速度高，热传导性好，非常适合于高温、高频、大功率的环境下使用。尤其是AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管，在高频、大功率的应用领域已经取得了很大的发展。但是传统的高电子迁移率晶体管(以下简称：HEMT)存在的栅极泄漏电流和电流崩塌现象严重影响了器件性能，限制了其的应用范围。引入MOS结构，一方面可以显著降低HEMT的栅极泄漏电流，提高器件饱和漏电流，但是栅控能力出现了下降；另一方面在AlGaN上生长一层高质量的栅介质可以起到钝化作用，从而降低电流崩塌效应。随着器件工艺进入纳米级别，传统的MOS结构的栅介质SiO2厚度和沟道长度都需按比例缩小，引起量子隧穿效应。选取高K材料作为器件的栅介质已经成为目前HEMT的发展趋势，高K介质在与Si本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于高K材料的品型栅AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管，由下至上依次包括衬底、AlN成核层、GaN缓冲层、AlN插入层、AlGaN势垒层、栅介质层和栅极，其特征在于：所述栅介质层由下至上依次包括介电常数不同的界面过渡层和高K介质层，所述界面过渡层包括介电常数不同的第一介质材料层和第二介质材料层，所述第一介质材料层与所述第二介质材料层横向连接，所述第一介质材料层一端连接有源极，所述第二介质材料层一端连接有漏极。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于高K材料的品型栅AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管，由下至上依次包括衬底、AlN成核层、GaN缓冲层、AlN插入层、AlGaN势垒层、栅介质层和栅极，其特征在于：所述栅介质层由下至上依次包括介电常数不同的界面过渡层和高K介质层，所述界面过渡层包括介电常数不同的第一介质材料层和第二介质材料层，所述第一介质材料层与所述第二介质材料层横向连接，所述第一介质材料层一端连接有源极，所述第二介质材料层一端连接有漏极。


2.根据权利要求1所述的基于高K材料的品型栅AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管，其特征在于：所述的高K介质层由介电常数大于Al2O3介电常数的高K材料制成；该高K材料为HfO2或La2O3或TiO2或Ta2O5或者介电常数大于Al2O3的绝缘介质。


3.根据权利要求2所述的基于高K材料的品型栅AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管，其特征在于：所述的第一介质材料层由SiO2、Si3N4、Al2O3、HfO2和TiO2中任一种物质制成；所述的第二介质材料层由SiO2、Si3N4、Al2O3、HfO2和TiO2中任一种物质制成。


4.根据权利要求3所述的基于高K材料的品型栅AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管，其特征在于：所述高K介质层所用材料的介电常数大于所述第一介质材料层所用材料的介电常数，所述第一介质材料层所用材料的介电常数大于所述第二介质材料层所用材料的介电常数。


5.根据权利要求1中所述的基于高K材料的品型栅AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管，其特征在于：所述高K介质层的厚度大于所述界面过渡层的厚度；所述高K介质层的厚度为3nm-5nm；所述界面过渡层的厚度为2nm-3nm。


6.根据权利要求1所述的基于高K材料的品型栅AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管，其特征在于：所述衬底由蓝宝石或硅制成；所述栅极采用Ni/Au/Ni多层金属结构；所述源极和所述漏极均采用Ti/Al/Ni/Au多层金属结构。


7.一种基于高K材料的品型栅AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管的制作方法，其特征在于，所述制作方法包括如下步骤：
1)选用衬底并进行标准RCA清洗；
2)采用金属有机化合物气相沉积MOCVD技术在清洗后的衬底上依次生长AlN成核层、GaN缓冲层、AlN插入层、AlGaN势垒层，获得AlGaN/GaN异质结衬底；
3)采用原子层沉积ALD技术在AlGaN...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁智文，杨倩倩，张法碧，王琦，汪青，张国义，
申请(专利权)人：北京大学东莞光电研究院，
类型：发明
国别省市：广东;44