一种氮化镓器件结构及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种氮化镓器件结构装置及其制备方法

【技术实现步骤摘要】
一种氮化镓器件结构及其制备方法


[0001]本申请涉及半导体
，具体涉及一种氮化镓器件结构及其制备方法
。

技术介绍

[0002]紫外光探测器已广泛应用于航空航天
、
传感器
、
火焰探测等领域
。
在用于紫外线检测的多种材料中，高电子迁移率器件
(High electron mobility transistors,HEMTs)
由于具有优异的紫外光响应性和光电流密度，在高精度紫外光电探测方面具有明显优势，并且逐渐应用于紫外光探测领域
。
[0003]由于高电子迁移率器件中存在自发形成的二维电子气，二维电子气的存在会导致高电子迁移率器件的暗电流很高，造成高电子迁移率器件的功率损耗过大及探测率较低
。

技术实现思路

[0004]本申请的目的是提供一种氮化镓器件结构及其制备方法，解决现有技术中高电子迁移率器件紫外光探测器的暗电流高
、
功率损耗过大及探测率较低的问题
。
[0005]为实现本申请的目的，本申请提供了如下的技术方案：
[0006]第一方面，提供了一种氮化镓器件结构，包括：
[0007]衬底；
[0008]沟道层，位于所述衬底的表面；
[0009]势垒层，位于所述沟道层远离所述衬底的表面；所述势垒层内具有凹槽，所述凹槽暴露出所述沟道层的部分表面；
[0010]第一电极，位于所述沟道层远离所述衬底的表面，且位于所述势垒层的一侧；
[0011]第二电极，位于所述沟道层远离所述衬底的表面，且位于所述势垒层远离所述第一电极的一侧；
[0012]介质层，至少位于所述凹槽内；
[0013]第三电极，位于所述介质层远离所述沟道层的表面
。
[0014]在其中一个实施例中，所述介质层自所述凹槽内延伸至所述势垒层远离所述沟道层的表面
。
[0015]在其中一个实施例中，所述沟道层包括氮化镓层；所述势垒层包括氮化铝镓层；所述第三电极包括氧化铟锡透明电极
。
[0016]第二方面，本申请还提供一种氮化镓器件结构的制备方法，所述氮化镓器件结构的制备方法包括：
[0017]提供高电子迁移率器件，所述高电子迁移率器件包括：衬底
、
沟道层
、
势垒层
、
第一电极及第二电极；所述沟道层位于所述衬底的表面；所述势垒层位于所述沟道层远离所述衬底的表面；所述第一电极位于所述沟道层远离所述衬底的表面，且位于所述势垒层的一侧；所述第二电极位于所述沟道层远离所述衬底的表面，且位于所述势垒层远离所述第一电极的一侧；
[0018]于所述势垒层内形成凹槽，所述凹槽暴露出所述沟道层的部分表面；
[0019]形成介质层，所述介质层至少位于所述凹槽内；
[0020]于所述介质层远离所述势垒层的表面形成第三电极
。
[0021]在其中一个实施例中，所述于所述势垒层内形成凹槽，包括：
[0022]于所述势垒层远离所述沟道层的表面
、
所述第一电极远离所述沟道层的表面及所述第二电极远离所述沟道层的表面形成图形化掩膜层，所述图形化掩膜层内具有开口，所述开口定义出所述凹槽的形状及位置；
[0023]基于所述图形化掩膜层刻蚀所述势垒层，以于所述势垒层内形成所述凹槽
。
[0024]在其中一个实施例中，所述基于所述图形化掩膜层刻蚀所述势垒层，以于所述势垒层内形成所述凹槽，包括：
[0025]将所得结构置于氧气气氛下进行热氧化；
[0026]使用湿法腐蚀溶液对热氧化后的势垒层进行湿法刻蚀，以于所述势垒层内形成所述凹槽
。
[0027]在其中一个实施例中，所述沟道层包括氮化镓层，所述势垒层包括氮化铝镓层，所述第三电极包括氧化铟锡透明电极，所述湿法腐蚀溶液包括氢氧化钾溶液
。
[0028]在其中一个实施例中，所述高电子迁移率器件还包括帽层，所述帽层位于所述势垒层远离所述沟道层的表面；所述开口暴露出所述帽层；所述基于所述图形化掩膜层刻蚀所述势垒层，以于所述势垒层内形成所述凹槽之前，还包括：
[0029]去除所述帽层
。
[0030]在其中一个实施例中，所述沟道层包括氮化镓层，所述势垒层包括氮化铝镓层，所述第三电极包括氧化铟锡透明电极，所述帽层包括氮化镓帽层；采用干法刻蚀工艺刻蚀去除所述帽层，所述干法刻蚀工艺使用的刻蚀气体包括氟基气体
。
[0031]在其中一个实施例中，所述介质层还自所述沟道内延伸至所述所述势垒层远离所述沟道层的表面
。
[0032]本申请提供的氮化镓器件结构及其制备方法，具有如下有益效果：
[0033]本申请的氮化镓器件结构中，通过在势垒层中形成凹槽，凹槽可以将沟道中的二维电子气耗尽，从而降低暗电流，降低功率损耗；同时，当氮化镓器件结构在紫外光照射下，耗尽的沟道中产生光生载流子，形成光电流，从而提高探测效率
。
[0034]本申请的氮化镓器件结构的制备方法中，通过在势垒层中形成凹槽，凹槽可以将沟道中的二维电子气耗尽，从而降低暗电流，降低功率损耗；同时，当氮化镓器件结构在紫外光照射下，耗尽的沟道中产生光生载流子，形成光电流，从而提高探测效率
。
附图说明
[0035]图1为一实施例中提供的氮化镓器件结构的截面结构示意图；
[0036]图2是另一种实施例中的氮化镓器件结构的制备方法的流程图；
[0037]图3是另一种实施例中的氮化镓器件结构的制备方法中的步骤
S11
所得结构的截面结构示意图；
[0038]图4是另一种实施例中的氮化镓器件结构的制备方法中的步骤
S12
所得结构的截面结构示意图；
[0039]图5是另一种实施例中的氮化镓器件结构的制备方法中的步骤
S13
所得结构的截面结构示意图；
[0040]图6是另一种实施例中的氮化镓器件结构的制备方法中的步骤
S14
所得结构的截面结构示意图
。
[0041]附图标记说明
[0042]10、
衬底；
20、
沟道层；
30、
势垒层；
301、
凹槽；
40、
第一电极；
50、
第二电极；
60、
介质层；
70、
第三电极
。
具体实施方式
[0043]需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互结合
。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请
。
[0044]为了使本
的人员更好地理解本申请方案，结合本申请实施方式中的附图，对本申请实施方式中的技术方案进本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种氮化镓器件结构，其特征在于，包括：衬底；沟道层，位于所述衬底的表面；势垒层，位于所述沟道层远离所述衬底的表面；所述势垒层内具有凹槽，所述凹槽暴露出所述沟道层的部分表面；第一电极，位于所述沟道层远离所述衬底的表面，且位于所述势垒层的一侧；第二电极，位于所述沟道层远离所述衬底的表面，且位于所述势垒层远离所述第一电极的一侧；介质层，至少位于所述凹槽内；第三电极，位于所述介质层远离所述沟道层的表面
。2.
根据权利要求1所述的氮化镓器件结构，其特征在于，所述介质层自所述凹槽内延伸至所述势垒层远离所述沟道层的表面
。3.
根据权利要求1所述的氮化镓器件结构，其特征在于，所述沟道层包括氮化镓层；所述势垒层包括氮化铝镓层；所述第三电极包括氧化铟锡透明电极
。4.
一种氮化镓器件结构的制备方法，其特征在于，包括：提供高电子迁移率器件，所述高电子迁移率器件包括：衬底
、
沟道层
、
势垒层
、
第一电极及第二电极；所述沟道层位于所述衬底的表面；所述势垒层位于所述沟道层远离所述衬底的表面；所述第一电极位于所述沟道层远离所述衬底的表面，且位于所述势垒层的一侧；所述第二电极位于所述沟道层远离所述衬底的表面，且位于所述势垒层远离所述第一电极的一侧；于所述势垒层内形成凹槽，所述凹槽暴露出所述沟道层的部分表面；形成介质层，所述介质层至少位于所述凹槽内；于所述介质层远离所述势垒层的表面形成第三电极
。5.
根据权利要求4所述的氮化镓器件结构的制备方法，其特征在于，所述于所述势垒层内形成凹槽，包括：于所述势垒层远离所述沟道...

【专利技术属性】
技术研发人员：王宏跃，柳月波，赖灿雄，贺致远，陈义强，
申请(专利权)人：中国电子产品可靠性与环境试验研究所工业和信息化部电子第五研究所中国赛宝实验室，
类型：发明
国别省市：