本发明专利技术公开了一种ＡｌＧａＮ／ＧａＮ绝缘栅高电子迁移率晶体管器件及其制作方法，它涉及到微电子技术领域，主要解决器件频率低和抗辐射性能差的问题。该器件包括ＧａＮ缓冲层、本征ＧａＮ层、Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ｎ层、ＧａＮ冒层、栅氧化层和栅、源、漏电极，其中栅氧化层采用Ａｌ２Ｏ３，栅电极采用透明的ＺｎＯ。该ＺｎＯ栅电极中掺有Ａｌ元素，其长度与源漏之间的距离相等。本发明专利技术器件的制作过程依次是：先进行外延材料生长，再制作Ａｌ２Ｏ３栅氧化层和ＺｎＯ栅电极，最后利用自对准的方法在ＺｎＯ栅电极的两侧制作源漏电极。本发明专利技术具有频率特性好，抗辐照特性好，且工艺简单，重复性好，可靠性高的优点，可作为高频和高速电路中的电子元件。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于微电子
，涉及半导体器件，具体的说是一种采用透明物质ZnO 作栅和源漏自对准技术的短沟道AlGaN/GaN绝缘栅高电子迁移率晶体管的结构及实现方 法，用于作为高速器件和高频器件。 与其他半导体材料的参数比较，GaN材料具有明显的优点，其禁带宽度最宽，饱和 电子速度也优于其他半导体材料，并具有很大的击穿场强和较高的热导率。电荷载流子速 度场特性是器件工作的基础，高饱和速度导致大电流和高频率，高的击穿场强对器件大功 率应用至关重要，同时，由于GaN基材料与生倶来的极化特性，AlGaN/GaN异质结本身就存 在高浓度二维电子气沟道，所以GaN材料是制造高温高频及大功率器件的优选材料。在 GaN材料适合制作的功率器件中，AlGaN/GaN HEMT是最具代表性的典型器件。自1993年 人们制作出第一支HEMT样管至今，高电子迁移率晶体管已得到了很大的发展。2001年 VinayakTilak等人制造的SiC衬底AlGaN/GaN HEMT获得了 10. 7W/mm@10GHz和6. 6W/ mn^20GHz的功率密度。参见文献Moon J S，Micovic M，Janke P，Hashimoto P，et al，"GaN/AlGaN HEMTs operating at 20GHz with continuous-wave power density > 6W/mm，，， Electron. Lett, 2001， 37 (8) :528禾口 K丽r V， Lu W，Khan F A， et al. "High performance0. 25 li m. gate—length AlGaN/GaN HEMTs onsapphire with transconductance of over400mS/mm"， Electronics Letters, 2002， 38 (5) :252。后来人们研制出功率密度达到11. 7W/mm@10GHz的SiC衬底AlGaN/GaNHEMT器件。在HEMT发展过程中，人们发现AlGaN/GaN HEMT特性的进一步提高紧密依赖于材料特性的改善和器件沟长及寄生电阻的减小。 为了减小源漏寄生电阻，Ching-Hui Chen et al.对i-GaN源漏区域进行了 n+_GaN的再生长，从而降低了源漏区域及欧姆接触电阻接触。参见文献Chen C H， Keller S，Parish G， et al，"High-transconductance self-aligned AlGaN/GaNmodulation-doped field—effect transistors with regrown ohmic contacts", AppliedPhysics Letters,1998,73(21) :3147。然而这种再生长的方法在器件的生成过程中引入了多个附加工艺步 骤，将器件的生长工艺复杂化，且在原生长与再生长材料界面易形成缺陷。 Lee J. at al.采用T型栅对源漏进行了自对准金属淀积，从而得到0. 25 y m栅长 的AlGaN/GaN HEMT器件。该器件表现出较好的关断特性，通过测量得到跨导Gm为146mS/ mm，器件截止频率fT为38. 8GHz，最大振荡频率fmax为130GHz 。与截止频率fT为15GHz，最 大振荡频率fmax为35GHz的非自对准工艺器件相比，自对准工艺使器件频率特性得到大幅 提高。参见文献Lee J， Liu D， KimH， et al. "Self-aligned AlGaN/GaN high electron mobility transistors，，， ElectronicsLetters， 2004， 40 (19)。这是人们在源漏区再生长后 第一次应用自对准理念来实现器件的生成。这种自对准工艺过程中采用的先栅后源漏的制 作顺序，是以高温(750°C )应力能够改善肖特基栅特性为基础的。然而，其很多研究者发 现，欧姆接触的高温退火会严重影响肖特基栅特性，甚至会使栅金属最终形成欧姆接触，从
技术介绍
而造成器件工艺的完全实效。因此，要应用栅的自对准工艺方法，一定要解决欧姆接触高温 退火与肖特基栅特性退化相矛盾这个问题。然而，无论是2004年Lee J. at al.提出的T 型栅源漏自对准金属淀积还是2008年Kumar V. et al.提出的改变欧姆接触金属系统工艺 方法，都存在着一个共同的问题，即实际的器件沟长并不等于工艺制备得到的栅长，而是大 于器件栅长，还要包括T型栅的两翼延伸部分。 综上所述，目前现有技术无法有效的减少源漏的距离，提高器件的频率特性，此 外，它还具有以下的一些问题首先，使器件制作步骤复杂化，增加了许多附加工艺，其次， 无法有效控制工艺过程中的精度，器件的成品率较低，最后，金属栅电极的抗辐照特性较 差，容易导致器件特性的退化。
技术实现思路
本专利技术目的在于克服上述已有技术的缺点，提出一种AlGaN/GaN绝缘栅高电子迁 移率晶体管及其制作方法，以减少源漏距离，提高器件的频率特性和器件的成品率，提高器 件辐照环境中的可靠性和稳定性，使器件更易进行缺陷分析。 为实现上述目的，本专利技术的AlGaN/GaN绝缘栅高电子迁移率晶体管包括包括GaN缓冲层、本征GaN层、AluGa^N层、GaN冒层、栅氧化层和源、漏、栅电极，其中栅氧化层采用A1A，栅电极采用透明的Zn0。 所述的透明Zn0中掺杂有Al元素。 所述ZnO栅电极的长度与源区和漏区之间的长度相等。 为实现上述目的，本专利技术AlGaN/GaN绝缘栅高电子迁移率晶体管的制作方法，包 括 A.材料生长步骤在蓝宝石基片上，利用MOCVD工艺，按照自下而上的顺序生长 GaN缓冲层、本征GaN层、Al。」Ga。.7N层、本征GaN层和GaN冒层； B.器件栅电极制作步骤 (Bl)采用原子层淀积ALD方法在GaN冒层上淀积A1203，淀积厚度为5-10nm，温度 为300°C ; (B2)在淀积的A1203层上，溅射一层掺2 %的Al元素的ZnO薄膜，淀积厚度为 100-300nm ; (B3)用干法自上而下刻蚀ZnO和A1203薄膜层，形成ZnO栅电极； C.器件源漏电极制作步骤 (CI)以ZnO栅电极为基准，采用自对准方法，对ZnO栅极两侧的GaN冒层和 Al。.3Ga。.7N层进行2-8X 1015/cm2的Si+注入，形成源漏区域，使ZnO栅电极的长度与源区和 漏区之间的距离相等； (C2)采用电子束蒸发工艺，在源漏电极图形区蒸发欧姆接触金属Ti/Al/Ni/Au， 50(TC退火，形成源漏电极，完成器件制作。 本专利技术与现有技术相比具有如下优点 (1)本专利技术的器件由于采用源漏自对准技术，减小了源区和漏区之间的距离，实现 器件的短沟道，使器件的频率特性明显提高。(2)本专利技术器件由于采用源漏自对准技术，因而制作工艺简单，具有较高的器件成品率。 (3)本专利技术的器件由于采用A1203栅氧化层和ZnO 中的可靠性和稳定性。 (4)本专利技术的器件由于采用5-10nm的薄层A1203 于采用光学的方法研究栅下沟道区缺陷本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种ＡｌＧａＮ／ＧａＮ绝缘栅高电子迁移率晶体管，包括ＧａＮ缓冲层、本征ＧａＮ层、Ａｌ↓［０．３］Ｇａ↓［０．７］Ｎ层、ＧａＮ冒层、栅氧化层和源、漏、栅电极，其特征在于栅氧化层采用Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］，栅电极采用透明的ＺｎＯ。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：马晓华，郝跃，曹艳荣，王冲，高海霞，杨凌，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：87[中国|西安]
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