【技术实现步骤摘要】
本专利技术特别涉及一种增强型hemt器件结构及其制作方法，属于微纳制造和半导体器件。
技术介绍
1、传统的algan/gan hemt是一种耗尽型器件，需要外加负的栅压才能够使得器件处于关断状态，这导致其在使用过程中容易误开启，存在安全隐患，其次，在驱动电路设计中有较大难度。因此，在实际产业中往往更加需要增强型器件，首先采用增强型器件可以提高系统安全性和稳定性，简化驱动电源的设计，其次在数字逻辑电路领域，可以制备e/d-mode反相器。目前，实现增强型algan/gan hemt器件的方法主要有以下几种，分别是p型栅结构器件、凹槽栅结构器件，氟离子注入结构器件以及薄势垒结构器件。
2、现有方法1：在传统hemt器件的栅下插入一层p型掺杂的gan基材料作为帽层，利用p型掺杂的材料抬高了器件的能带，使得沟道内的二维电子气在零栅压下也能发生耗尽从而实现增强型的特性。参考文献：greco g，iucolano f，roccaforte f.review oftechnology for normally-off hemts with p-gan gate[j].materials science insemiconductor processing，2018，78：96-106。
3、现有方法2：通过刻蚀栅下的algan势垒层，从而降低栅下沟道内2deg的浓度，使得阈值电压正移，从而实现增强型的特性。参考文献：oka t，nozawa t.algan/gan recessedmis-gate hfet with
4、现有方法3：将f-离子注入到栅下，能够提高栅下的肖特基势垒高度，耗尽栅下的2deg，使器件实现增强型的特性。参考文献：cai y，zhou y g，chen k j，et al.high-performance enhancement-mode algan/gan hemts using fluoride-based plasmatreatment[j].ieee electron device letters，2005，26(7)：435-437。
5、现有方法4：采用超薄势垒的a1gan/gan异质结，实现沟道2deg浓度低，采用lpcvd沉积sinx作为2deg恢复层，再通过等离子体刻蚀掉栅下sinx从而实现增强型特性。参考文献：huang s，liu x，wang x，et a1.high uniformity normally-off gan mis-hemtsfabricated on ultra-thin-barrier algan/gan heterostructure[j].ieee electrondevice letters，2016，37(12)：1617-1620。
6、然而目前现有的增强型结构有或多或少的问题，p型栅结构首先器件的栅压摆幅较小，栅驱动能力有限；其次，p型栅的特殊结构导致器件存在一系列的栅可靠性问题。凹槽栅结构由于势垒层需要被刻蚀，刻蚀损伤会引入较大的栅漏电，通常需要生长栅介质层，工艺复杂且难以控制。氟离子注入结构注入的f-离子存在高温不稳定性，器件的阈值电压在高温下会出现负漂的情况。现有薄势垒结构克服了前几种方法的技术缺点，但其采用刻蚀方法去除栅下sinx带来了不可避免的刻蚀损伤，其次由于恢复载流子浓度不够高导致饱和电流密度难以有较高的突破。
技术实现思路
1、本专利技术的主要目的在于提供一种增强型hemt器件结构及其制作方法，从而克服现有技术中的不足。
2、为实现前述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案包括：
3、本专利技术一方面提供了一种增强型hemt器件结构，包括异质结以及与所述异质结匹配的源极、漏极和栅极，所述异质结包括层叠设置的沟道层和势垒层；
4、所述势垒层由含al的半导体材料形成，并且，所述势垒层的厚度小于自身能够与所述沟道层形成二维电子气的临界厚度；
5、以及，所述增强型hemt器件结构还包括二维电子气恢复层，所述二维电子气恢复层层叠设置在所述势垒层上，所述源极、所述漏极设置在所述二维电子气恢复层上，所述二维电子气恢复层用于恢复沟道二维电子气的浓度，其中，所述二维电子气恢复层的栅极区域具有栅槽结构，所述栅槽结构的槽底位于所述势垒层，槽口位于所述二维电子气恢复层，所述栅极设置在所述栅槽结构内。
6、本专利技术另一方面还提供了一种增强型hemt器件结构的制作方法，包括：
7、制作异质结，所述异质结包括层叠设置的沟道层和势垒层，所述势垒层由含a1的半导体材料形成，且所述势垒层的厚度小于自身能够与所述沟道层形成二维电子气的临界厚度；
8、在所述势垒层的非栅极区域形成二维电子气恢复层，所述二维电子气恢复层用于恢复沟道二维电子气的浓度，并且，所述二维电子气恢复层与所述势垒层还围合形成一栅槽结构，所述栅槽结构的槽底位于所述势垒层；
9、在所述二维电子气恢复层上形成源极、漏极，所述源极和所述漏极经所述二维电子气电连接，在所述二维电子气恢复层上以及栅槽结构内形成栅介质层，在所述栅介质层上形成栅极。
10、与现有技术相比，本专利技术的优点包括：
11、1)本专利技术利用势垒层的厚度与2deg浓度之间的关系，采用的势垒层的厚度低于形成2deg的临界厚度，使器件沟道初始处于耗尽状态，通过改变势垒层的a1组分和厚度来改变了初始2deg浓度，可以实现阈值电压调控；
12、2)本专利技术在势垒层表面生长薄si层作为2deg恢复层，si层相比于sinx层有更高的si掺杂效率，能够更大程度的提高2deg浓度，从而提高了器件的饱和电流密度；
13、3)本专利技术采用湿法腐蚀去除栅下区域的si层，避免了刻蚀损伤带来的影响。
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1.一种增强型HEMT器件结构，包括异质结以及与所述异质结匹配的源极、漏极和栅极，所述异质结包括层叠设置的沟道层和势垒层，其特征在于：
2.根据权利要求1所述的增强型HEMT器件结构，其特征在于：所述势垒层的厚度不低于2nm；
3.根据权利要求1或2所述的增强型HEMT器件结构，其特征在于：所述势垒层的材质包括AlGaN，所述沟道层的材质包括GaN。
4.根据权利要求1或2所述的增强型HEMT器件结构，其特征在于：所述二维电子气恢复层的材质包括Si；和/或，所述二维电子气恢复层的厚度为1nm～10nm。
5.根据权利要求1所述的增强型HEMT器件结构，其特征在于：所述增强型HEMT器件结构还包括保护层，所述保护层层叠设置在所述二维电子气恢复层上，所述保护层至少用于保护所述二维电子气恢复层不被氧化；
6.一种增强型HEMT器件结构的制作方法，其特征在于，包括：
7.根据权利要求6所述的制作方法，其特征在于：所述势垒层的Al组分含量为3at.％～30at.％；和/或，所述势垒层的厚度为2nm～52nm；
<...【技术特征摘要】
1.一种增强型hemt器件结构，包括异质结以及与所述异质结匹配的源极、漏极和栅极，所述异质结包括层叠设置的沟道层和势垒层，其特征在于：
2.根据权利要求1所述的增强型hemt器件结构，其特征在于：所述势垒层的厚度不低于2nm；
3.根据权利要求1或2所述的增强型hemt器件结构，其特征在于：所述势垒层的材质包括algan，所述沟道层的材质包括gan。
4.根据权利要求1或2所述的增强型hemt器件结构，其特征在于：所述二维电子气恢复层的材质包括si；和/或，所述二维电子气恢复层的厚度为1nm～10nm。
5.根据权利要求1所述的增强型hemt器件结构，其特征在于：所述增强型hemt器件结构还包括保护层，所述保护层层叠设置在所述二维电子气恢复层上，所述保护层至少用于保护所述二维电子气恢复层不被氧化；
6.一种增强型hemt器件结构的...
【专利技术属性】
技术研发人员：洪亦芳，薛俊民，肖阳，邢娟，蔡勇，
申请(专利权)人：中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所，
类型：发明
国别省市：
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