CN104037217A - 一种基于复合偶极层的AlGaN/GaN HEMT开关器件结构及制作方法 - Google Patents
一种基于复合偶极层的AlGaN/GaN HEMT开关器件结构及制作方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104037217A CN104037217A CN201410312108.4A CN201410312108A CN104037217A CN 104037217 A CN104037217 A CN 104037217A CN 201410312108 A CN201410312108 A CN 201410312108A CN 104037217 A CN104037217 A CN 104037217A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- algan
- layer
- gan
- deposit
- gan hemt
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 229910002704 AlGaN Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 65
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 8
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title abstract 3
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 claims abstract description 20
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 claims abstract description 20
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 16
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 16
- 238000002161 passivation Methods 0.000 claims abstract description 15
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 4
- 229910002601 GaN Inorganic materials 0.000 claims description 45
- 238000001259 photo etching Methods 0.000 claims description 27
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 24
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 19
- 238000005566 electron beam evaporation Methods 0.000 claims description 15
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 14
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 14
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 claims description 13
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 239000012212 insulator Substances 0.000 claims description 12
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 12
- 239000000470 constituent Substances 0.000 claims description 9
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims description 9
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 claims description 9
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 claims description 9
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 6
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 238000000623 plasma-assisted chemical vapour deposition Methods 0.000 claims description 5
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 5
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims description 4
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910004129 HfSiO Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 3
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 3
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 3
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 3
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 3
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims description 3
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 claims description 3
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims description 3
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 3
- CJNBYAVZURUTKZ-UHFFFAOYSA-N hafnium(IV) oxide Inorganic materials O=[Hf]=O CJNBYAVZURUTKZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Inorganic materials [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims description 3
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000009832 plasma treatment Methods 0.000 claims description 3
- 238000004151 rapid thermal annealing Methods 0.000 claims description 3
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 claims description 3
- 238000011282 treatment Methods 0.000 claims description 3
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 3
- 229910001845 yogo sapphire Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 230000005684 electric field Effects 0.000 abstract description 7
- 238000009826 distribution Methods 0.000 abstract description 4
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 abstract description 2
- 230000003139 buffering effect Effects 0.000 abstract 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 abstract 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 2
- 230000005533 two-dimensional electron gas Effects 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000004377 microelectronic Methods 0.000 description 1
- 229910003465 moissanite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
- H01L29/772—Field effect transistors
- H01L29/778—Field effect transistors with two-dimensional charge carrier gas channel, e.g. HEMT ; with two-dimensional charge-carrier layer formed at a heterojunction interface
- H01L29/7781—Field effect transistors with two-dimensional charge carrier gas channel, e.g. HEMT ; with two-dimensional charge-carrier layer formed at a heterojunction interface with inverted single heterostructure, i.e. with active layer formed on top of wide bandgap layer, e.g. IHEMT
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/40—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/402—Field plates
- H01L29/404—Multiple field plate structures
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/40—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/41—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions
- H01L29/423—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions not carrying the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/42312—Gate electrodes for field effect devices
- H01L29/42316—Gate electrodes for field effect devices for field-effect transistors
- H01L29/4232—Gate electrodes for field effect devices for field-effect transistors with insulated gate
- H01L29/42356—Disposition, e.g. buried gate electrode
- H01L29/4236—Disposition, e.g. buried gate electrode within a trench, e.g. trench gate electrode, groove gate electrode
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66007—Multistep manufacturing processes
- H01L29/66075—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials
- H01L29/66227—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials the devices being controllable only by the electric current supplied or the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched, e.g. three-terminal devices
- H01L29/66409—Unipolar field-effect transistors
- H01L29/66431—Unipolar field-effect transistors with a heterojunction interface channel or gate, e.g. HFET, HIGFET, SISFET, HJFET, HEMT
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Junction Field-Effect Transistors (AREA)
Abstract
本发明公开了一种基于复合偶极层的AlGaN/GaN HEMT开关器件结构及其制作方法，从下往上依次包括衬底、GaN缓冲层、AlN隔离层、GaN沟道层、AlGaN本征层和AlGaN掺杂层，所述AlGaN掺杂层上间隔设有源极、有机绝缘层和漏极，所述漏极与所述有机绝缘层之间设有钝化层，所述有机绝缘层与所述AlGaN掺杂层上设有ITO栅电极，所述ITO栅电极与所述源极之间设有钝化层，所述钝化层与所述源极之间淀积有LiF层，所述源极和LiF层上淀积有AL金属层。本发明使用了PTFE和ITO形成的偶极子层，降低了该区域场正下方的2DEG的浓度，改变了栅漏区域的电场分布，提高了器件的击穿电压。
Description
技术领域
本发明涉及微电子技术领域，尤其是涉及一种基于复合偶极层的AlGaN/GaN HEMT开关器件结构及其制备方法。
背景技术
近年来以SiC和GaN为代表的第三带宽禁带隙半导体以其禁带宽度大、击穿电场高、热导率高、饱和电子速度大和异质结界面二维电子气浓度高等特性，使其受到广泛关注。在理论上，利用这些材料制作的高电子迁移率晶体管HEMT、发光二极管LED、激光二极管LD等器件比现有器件具有明显的优越特性，因此近些年来国内外研究者对其进行了广泛而深入的研究，并取得了令人瞩目的研究成果。
AlGaN/GaN异质结高电子迁移率晶体管HEMT在高温器件及大功率微波器件方面已显示出了得天独厚的优势，追求器件高频率、高压、高功率吸引了众多的研究。近年来，制作更高频率高压AlGaN/GaN HEMT成为关注的又一研究热点。由于AlGaN/GaN异质结生长完成后，异质结界面就存在大量二维电子气2DEG，并且其迁移率很高。在提高AlGaN/GaN异质结电子迁移率晶体管击穿电压方面，人们进行了大量的研究，发现AlGaN/GaN HEMT器件的击穿主要发生在栅靠漏端，因此要提高器件的击穿电压，必须使栅漏区域的电场重新分布，尤其是降低栅靠漏端的电场，为此，人们提出了采用场板结构的方法；在提高AlGaN/GaN异质结电子迁移率晶体管频率特性方面，使用槽栅结构，让栅电极对2DEG有更好的控制效果。
(1)场板结构具体参见Yuji Ando,Akio Wakejima,Yasuhiro Okamoto 等的Novel AlGaN/GaN dual-field-plate FET with high gain,increased linearity and stability,IEDM2005,pp.576-579,2005。在AlGaN/GaN HEMT器件中采用场板结构，可以将器件的击穿电压大幅度的提高，并且能降低栅漏电容，提高了器件的线性度和稳定性。
(2)槽栅结构具体参见W.B.Lanford,T.Tanaka,Y.Otoki等的Recessed-gate enhancement-mode GaN HEMT with high threshold voltage，ELECTRONICS LETTERS2005，Vol.41，No.7，2005。在AlGaN/GaN HEMT器件中采用槽栅结构能够有效的增加器件的频率特性。
发明内容
本发明为了克服上述的不足，提供了一种基于有机介质的高性能AlGaN/GaN HEMT开关器件结构及其制作方法。
本发明的技术方案如下：
一种基于复合偶极层的AlGaN/GaN HEMT开关器件结构，从下往上依次包括衬底、GaN缓冲层、AlN隔离层、GaN沟道层、AlGaN本征层和AlGaN掺杂层，所述AlGaN掺杂层上间隔设有源极、有机绝缘层和漏极，所述漏极与所述有机绝缘层之间设有钝化层，所述有机绝缘层与所述AlGaN掺杂层上设有ITO栅电极，所述ITO栅电极与所述源极之间设有钝化层，所述钝化层与所述源极之间淀积有LiF层，所述源极和LiF层上淀积有AL金属层。
所述衬底材料为蓝宝石、碳化硅、GaN或MgO。
所述AlGaN掺杂层中Al的组分含量在0～1之间，Ga的组分含量与Al的组分含量之和为1。
所述有机绝缘层为PTFE层。
所述钝化层中包括Si3N4、Al2O3、HfO2和HfSiO中的一种或多种。
上述一种基于复合偶极层的AlGaN/GaN HEMT开关器件结构通过以下方法制作：
(1)对外延生长的AlGaN/GaN材料进行有机清洗，用流动的去离子水清洗并放入HCl:H2O＝1:1的溶液中进行腐蚀30～60s，最后用流动的去离子水清洗并用高纯氮气吹干；
(2)对清洗干净的AlGaN/GaN材料进行光刻和干法刻蚀，形成有源区台面；
(3)对制备好台面的AlGaN/GaN材料进行光刻，形成源漏区，放入电子束蒸发台中淀积欧姆接触金属Ti/Al/Ni/Au＝(20/120/45/50nm)并进行剥离,最后在氮气环境中进行850℃35s的快速热退火，形成欧姆接触；
(4)对完成合金的器件进行光刻，形成有机绝缘介质PTFE淀积区域，然后放入氧等离子处理室中对AlGaN表面进行轻度氧化处理，然后放入电子束蒸发台中：反应室真空抽至4.0*10-3帕，缓慢加电压使控制PTFE蒸发速率为0.1nm/s,淀积200～300nm厚的PTFE薄膜；
(5)将淀积好PTFE介质的器件放入丙酮溶液中浸泡30-60min，进行超声剥离；
(6)对完成蒸发淀积的器件进行光刻，形成栅极刻蚀区域，放入ICP干法刻蚀反应室中，去除刻蚀残留物；
(7)对完成刻蚀的器件进行光刻，形成栅以及栅场板区，放入电子束蒸发台中淀积200nm厚的ITO栅金属；
(8)将淀积好栅电极和栅场板的器件放入丙酮溶液中浸泡30～60min，进行超声剥离，形成栅场板结构；
(9)将完成栅极制备的器件进行光刻，形成绝缘介质LiF的淀积区域，然后放入电子束反应室真空抽至4.0*10-3帕，缓慢加电压使控制LiF蒸发速率为0.5nm/s,淀积100～200nm厚的LiF薄膜；
(10)将淀积好LiF介质的器件放入丙酮溶液中浸泡30～60min，进行超声剥离；
(11)再次对完成LiF制备的器件进行光刻，形成源场板区，放入电子束 蒸发台中淀积200nm厚的Al金属；
(12)将淀积好Al金属的器件放入丙酮溶液中浸泡30～60min，进行超声剥离，形成源场板结构；
(13)将完成的器件放入PECVD反应室淀积SiN钝化膜；
(14)将器件再次进行清洗、光刻显影，形成SiN薄膜的刻蚀区，并放入ICP干法刻蚀反应室中，将源极、漏极上面覆盖的SiN薄膜刻蚀掉；
(15)将器件进行清洗、光刻显影，并放入电子束蒸发台中淀积Ti/Au＝20/200nm的加厚电极，完成整体器件的制备。
所述步骤(6)ICP干法刻蚀反应室中的工艺条件为：上电极功率为200W，下电极功率为20W，反应室压力为1.5Pa，Cl2的流量为10sccm,N2的流量为10sccm，将AlGaN势垒层刻蚀掉5～10nm，然后将器件放入HCl:H2O＝1:1溶液中处理30s。
所述步骤(13)PECVD反应室中的工艺条件为：SiH4的流量为40sccm，NH3的流量为10sccm，反应室压力为1～2Pa,射频功率为40W，淀积200nm～300nm厚的SiN钝化膜。
所述步骤(14)ICP干法刻蚀反应室中的工艺条件为：上电极功率为200W，下电极功率为20W，反应室压力为1.5Pa，CF4的流量为20sccm,Ar气的流量为10sccm，刻蚀时间为10min。
本发明的有益效果是：
(1)本器件使用了PTFE和ITO形成的偶极子层，降低了该区域场正下方的2DEG的浓度，改变了栅漏区域的电场分布，提高了器件的击穿电压；
(2)本器件使用了LiF和Al形成的偶极子层，提高了该区域正下方的2DEG的浓度，减小了器件栅源之间的导通电阻；
(3)本器件使用了槽栅结构，增加了栅电极对栅下的2DEF浓度的控制能力，提高了器件的频率特性。
(4)本器件同时采用ITO和Al分别形成栅场板和源场板，再次改变了栅 漏区域和栅源区域的电场分布，提高了器件的击穿电压。
附图说明
本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：
图1是本发明的示意图；
图2是本发明的制作流程图。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
如图1所示，本实施例提供了一种基于复合偶极层的AlGaN/GaN HEMT开关器件结构，从下往上依次包括衬底、GaN缓冲层、AlN隔离层、GaN沟道层、AlGaN本征层和AlGaN掺杂层，所述AlGaN掺杂层上间隔设有源极、有机绝缘层和漏极，所述漏极与所述有机绝缘层之间设有钝化层，所述有机绝缘层与所述AlGaN掺杂层上设有ITO栅电极，所述ITO栅电极与所述源极之间设有钝化层，所述钝化层与所述源极之间淀积有LiF层，所述源极和LiF层上淀积有AL金属层。其中，所述衬底材料为蓝宝石、碳化硅、GaN或MgO，所述AlGaN掺杂层中Al的组分含量在0～1之间，Ga的组分含量与Al的组分含量之和为1，所述有机绝缘层为PTFE层，所述钝化层中包括Si3N4、Al2O3、HfO2和HfSiO中的一种或多种。
本具体实施在AlGaN势垒层上使用PTFE和LiF材料以及使用槽栅结构来控制2DEG，具体的原理是：一：在栅极附近淀积PTFE薄膜，PTFE极化后的偶极子在其上表面产生正电荷，其下表面产生负电荷，对GaN表面的2DEG产生耗尽作用，降低了栅漏局部区域的2DEG浓度，改变了电场分布，增加了器件的击穿电压；二：在源极附近淀积LiF薄膜，LiF极化后的偶极子在其上表面产生负电荷，其下表面产生正电荷，对2DEG产生增强作用，增加了LiF绝缘 介质下方的2DEG浓度，减小了导通电阻；三：同时利用ITO以及Al分别形成栅场板和源场板结构，提高了器件的击穿电压；四：采用槽栅结构，增加了栅极电压对2DEG的控制作用，提高了器件的频率特性。
如图2所示，本发明的制作步骤如下：
(1)对外延生长的AlGaN/GaN材料进行有机清洗，用流动的去离子水清洗并放入HCl:H2O＝1:1的溶液中进行腐蚀30～60s，最后用流动的去离子水清洗并用高纯氮气吹干；
(2)对清洗干净的AlGaN/GaN材料进行光刻和干法刻蚀，形成有源区台面；
(3)对制备好台面的AlGaN/GaN材料进行光刻，形成源漏区，放入电子束蒸发台中淀积欧姆接触金属Ti/Al/Ni/Au＝(20/120/45/50nm)并进行剥离,最后在氮气环境中进行850℃35s的快速热退火，形成欧姆接触；
(4)对完成合金的器件进行光刻，形成有机绝缘介质PTFE淀积区域，然后放入氧等离子处理室中对AlGaN表面进行轻度氧化处理，然后放入电子束蒸发台中：反应室真空抽至4.0*10-3帕，缓慢加电压使控制PTFE蒸发速率为0.1nm/s,淀积200～300nm厚的PTFE薄膜；
(5)将淀积好PTFE介质的器件放入丙酮溶液中浸泡30-60min，进行超声剥离；
(6)对完成蒸发淀积的器件进行光刻，形成栅极刻蚀区域，放入ICP干法刻蚀反应室中，工艺条件为：上电极功率为200W，下电极功率为20W，反应室压力为1.5Pa，Cl2的流量为10sccm,N2的流量为10sccm，将AlGaN势垒层刻蚀掉5～10nm，然后将器件放入HCl:H2O＝1:1溶液中处理30s，去除刻蚀残留物；
(7)对完成刻蚀的器件进行光刻，形成栅以及栅场板区，放入电子束蒸发台中淀积200nm厚的ITO栅金属；
(8)将淀积好栅电极和栅场板的器件放入丙酮溶液中浸泡30～60min，进行超声剥离，形成栅场板结构；
(9)将完成栅极制备的器件进行光刻，形成绝缘介质LiF的淀积区域，然后放入电子束反应室真空抽至4.0*10-3帕，缓慢加电压使控制LiF蒸发速率为0.5nm/s,淀积100～200nm厚的LiF薄膜；
(10)将淀积好LiF介质的器件放入丙酮溶液中浸泡30～60min，进行超声剥离；
(11)再次对完成LiF制备的器件进行光刻，形成源场板区，放入电子束蒸发台中淀积200nm厚的Al金属；
(12)将淀积好Al金属的器件放入丙酮溶液中浸泡30～60min，进行超声剥离，形成源场板结构；
(13)将完成的器件放入PECVD反应室淀积SiN钝化膜，工艺条件为：SiH4的流量为40sccm，NH3的流量为10sccm，反应室压力为1～2Pa,射频功率为40W，淀积200nm～300nm厚的SiN钝化膜；
(14)将器件再次进行清洗、光刻显影，形成SiN薄膜的刻蚀区，并放入ICP干法刻蚀反应室中，工艺条件为：上电极功率为200W，下电极功率为20W，反应室压力为1.5Pa，CF4的流量为20sccm,Ar气的流量为10sccm，刻蚀时间为10min，将源极、漏极上面覆盖的SiN薄膜刻蚀掉；
(15)将器件进行清洗、光刻显影，并放入电子束蒸发台中淀积Ti/Au＝20/200nm的加厚电极，完成整体器件的制备。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种基于复合偶极层的AlGaN/GaN HEMT开关器件结构，其特征在于，从下往上依次包括衬底、GaN缓冲层、AlN隔离层、GaN沟道层、AlGaN本征层和AlGaN掺杂层，所述AlGaN掺杂层上间隔设有源极、有机绝缘层和漏极，所述漏极与所述有机绝缘层之间设有钝化层，所述有机绝缘层与所述AlGaN掺杂层上设有ITO栅电极，所述ITO栅电极与所述源极之间设有钝化层，所述钝化层与所述源极之间淀积有LiF层，所述源极和LiF层上淀积有AL金属层。
2.根据权利要求1所述的基于复合偶极层的AlGaN/GaN HEMT开关器件结构，其特征在于，所述衬底材料为蓝宝石、碳化硅、GaN或MgO。
3.根据权利要求1所述的基于复合偶极层的AlGaN/GaN HEMT开关器件结构，其特征在于，所述AlGaN掺杂层中Al的组分含量在0～1之间，Ga的组分含量与Al的组分含量之和为1。
4.根据权利要求1所述的基于复合偶极层的AlGaN/GaN HEMT开关器件结构，其特征在于，所述有机绝缘层为PTFE层。
5.根据权利要求1所述的基于复合偶极层的AlGaN/GaN HEMT开关器件结构，其特征在于，所述钝化层中包括Si3N4、Al2O3、HfO2和HfSiO中的一种或多种。
6.一种基于复合偶极层的AlGaN/GaN HEMT开关器件结构的制作方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)对外延生长的AlGaN/GaN材料进行有机清洗，用流动的去离子水清洗并放入HCl:H2O＝1:1的溶液中进行腐蚀30～60s，最后用流动的去离子水清洗并用高纯氮气吹干；
(2)对清洗干净的AlGaN/GaN材料进行光刻和干法刻蚀，形成有源区台面；
(3)对制备好台面的AlGaN/GaN材料进行光刻，形成源漏区，放入电子束蒸发台中淀积欧姆接触金属Ti/Al/Ni/Au＝(20/120/45/50nm)并进行剥离,最后在氮气环境中进行850℃35s的快速热退火，形成欧姆接触；
(4)对完成合金的器件进行光刻，形成有机绝缘介质PTFE淀积区域，然后放入氧等离子处理室中对AlGaN表面进行轻度氧化处理，然后放入电子束蒸发台中：反应室真空抽至4.0*10-3帕，缓慢加电压使控制PTFE蒸发速率为0.1nm/s,淀积200～300nm厚的PTFE薄膜；
(5)将淀积好PTFE介质的器件放入丙酮溶液中浸泡30-60min，进行超声剥离；
(6)对完成蒸发淀积的器件进行光刻，形成栅极刻蚀区域，放入ICP干法刻蚀反应室中，去除刻蚀残留物；
(7)对完成刻蚀的器件进行光刻，形成栅以及栅场板区，放入电子束蒸发台中淀积200nm厚的ITO栅金属；
(8)将淀积好栅电极和栅场板的器件放入丙酮溶液中浸泡30～60min，进行超声剥离，形成栅场板结构；
(9)将完成栅极制备的器件进行光刻，形成绝缘介质LiF的淀积区域，然后放入电子束反应室真空抽至4.0*10-3帕，缓慢加电压使控制LiF蒸发速率为0.5nm/s,淀积100～200nm厚的LiF薄膜；
(10)将淀积好LiF介质的器件放入丙酮溶液中浸泡30～60min，进行超声剥离；
(11)再次对完成LiF制备的器件进行光刻，形成源场板区，放入电子束蒸发台中淀积200nm厚的Al金属；
(12)将淀积好Al金属的器件放入丙酮溶液中浸泡30～60min，进行超声剥离，形成源场板结构；
(13)将完成的器件放入PECVD反应室淀积SiN钝化膜；
(14)将器件再次进行清洗、光刻显影，形成SiN薄膜的刻蚀区，并放入ICP干法刻蚀反应室中，将源极、漏极上面覆盖的SiN薄膜刻蚀掉；
(15)将器件进行清洗、光刻显影，并放入电子束蒸发台中淀积Ti/Au＝20/200nm的加厚电极，完成整体器件的制备。
7.根据权利要求6所述的一种基于复合偶极层的AlGaN/GaN HEMT开关器件结构的制作方法，其特征在于，所述步骤(6)ICP干法刻蚀反应室中的工艺条件为：上电极功率为200W，下电极功率为20W，反应室压力为1.5Pa，Cl2的流量为10sccm,N2的流量为10sccm，将AlGaN势垒层刻蚀掉5～10nm，然后将器件放入HCl:H2O＝1:1溶液中处理30s。
8.根据权利要求6所述的一种基于复合偶极层的AlGaN/GaN HEMT开关器件结构的制作方法，其特征在于，所述步骤(13)PECVD反应室中的工艺条件为：SiH4的流量为40sccm，NH3的流量为10sccm，反应室压力为1～2Pa,射频功率为40W，淀积200nm～300nm厚的SiN钝化膜。
9.根据权利要求6所述的一种基于复合偶极层的AlGaN/GaN HEMT开关器件结构的制作方法，其特征在于，所述步骤(14)ICP干法刻蚀反应室中的工艺条件为：上电极功率为200W，下电极功率为20W，反应室压力为1.5Pa，CF4的流量为20sccm,Ar气的流量为10sccm，刻蚀时间为10min。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410312108.4A CN104037217B (zh) | 2014-07-02 | 2014-07-02 | 一种基于复合偶极层的AlGaN/GaN HEMT开关器件结构及制作方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410312108.4A CN104037217B (zh) | 2014-07-02 | 2014-07-02 | 一种基于复合偶极层的AlGaN/GaN HEMT开关器件结构及制作方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN104037217A true CN104037217A (zh) | 2014-09-10 |
| CN104037217B CN104037217B (zh) | 2017-01-25 |
Family
ID=51467921
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201410312108.4A Expired - Fee Related CN104037217B (zh) | 2014-07-02 | 2014-07-02 | 一种基于复合偶极层的AlGaN/GaN HEMT开关器件结构及制作方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN104037217B (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104282735A (zh) * | 2014-09-17 | 2015-01-14 | 电子科技大学 | 一种具有负离子注入钝化层的场效应晶体管 |
| CN105826370A (zh) * | 2016-05-25 | 2016-08-03 | 深圳市华讯方舟科技有限公司 | 晶体管 |
| CN107170800A (zh) * | 2017-05-19 | 2017-09-15 | 北京华进创威电子有限公司 | 一种复合钝化层栅场板GaN HEMT元胞结构及器件 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1306909A1 (en) * | 2001-10-24 | 2003-05-02 | Interuniversitair Micro-Elektronica Centrum | Ambipolar organic transistors |
| US20110088456A1 (en) * | 2009-10-16 | 2011-04-21 | Fan Ren | Normalized hydrogen sensing and methods of fabricating a normalized hydrogen sensor |
| CN102460710A (zh) * | 2009-05-14 | 2012-05-16 | 特兰斯夫公司 | 高电压ⅲ族氮化物半导体器件 |
| CN102714219A (zh) * | 2009-12-10 | 2012-10-03 | 特兰斯夫公司 | 反侧设计的iii-氮化物器件 |
| CN103872120A (zh) * | 2012-12-07 | 2014-06-18 | 索尼公司 | 半导体装置和制造半导体装置的方法 |
| EP2746760A1 (en) * | 2012-12-21 | 2014-06-25 | Stichting IMEC Nederland | 2DEG sensor, method for making such sensor and use of such sensor |
-
2014
- 2014-07-02 CN CN201410312108.4A patent/CN104037217B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1306909A1 (en) * | 2001-10-24 | 2003-05-02 | Interuniversitair Micro-Elektronica Centrum | Ambipolar organic transistors |
| CN102460710A (zh) * | 2009-05-14 | 2012-05-16 | 特兰斯夫公司 | 高电压ⅲ族氮化物半导体器件 |
| US20110088456A1 (en) * | 2009-10-16 | 2011-04-21 | Fan Ren | Normalized hydrogen sensing and methods of fabricating a normalized hydrogen sensor |
| CN102714219A (zh) * | 2009-12-10 | 2012-10-03 | 特兰斯夫公司 | 反侧设计的iii-氮化物器件 |
| CN103872120A (zh) * | 2012-12-07 | 2014-06-18 | 索尼公司 | 半导体装置和制造半导体装置的方法 |
| EP2746760A1 (en) * | 2012-12-21 | 2014-06-25 | Stichting IMEC Nederland | 2DEG sensor, method for making such sensor and use of such sensor |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104282735A (zh) * | 2014-09-17 | 2015-01-14 | 电子科技大学 | 一种具有负离子注入钝化层的场效应晶体管 |
| CN105826370A (zh) * | 2016-05-25 | 2016-08-03 | 深圳市华讯方舟科技有限公司 | 晶体管 |
| CN107170800A (zh) * | 2017-05-19 | 2017-09-15 | 北京华进创威电子有限公司 | 一种复合钝化层栅场板GaN HEMT元胞结构及器件 |
| CN107170800B (zh) * | 2017-05-19 | 2023-09-05 | 北京华进创威电子有限公司 | 一种复合钝化层栅场板GaN HEMT元胞结构及器件 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN104037217B (zh) | 2017-01-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN100557815C (zh) | InA1N/GaN异质结增强型高电子迁移率晶体管结构及制作方法 | |
| CN104037218B (zh) | 一种基于极化效应的高性能AlGaN/GaN HEMT高压器件结构及制作方法 | |
| CN104037221B (zh) | 一种基于极化效应的复合场板高性能AlGaN/GaN HEMT器件结构及制作方法 | |
| CN105355659A (zh) | 槽栅AlGaN/GaN HEMT器件结构及制作方法 | |
| CN105448964A (zh) | 复合阶梯场板槽栅AlGaN/GaN HEMT高压器件结构及其制作方法 | |
| CN103745992B (zh) | 基于复合漏极的AlGaN/GaN MISHEMT高压器件及其制作方法 | |
| CN105448975A (zh) | 复合阶梯场板槽栅hemt高压器件及其制作方法 | |
| CN101252100B (zh) | 一种A1GaN/GaN HEMT器件的隔离方法 | |
| CN104064595B (zh) | 一种基于槽栅结构的增强型AlGaN/GaN MISHEMT器件结构及其制作方法 | |
| CN103745990B (zh) | 耗尽型AlGaN/GaN MISHEMT高压器件及其制作方法 | |
| CN104037217B (zh) | 一种基于复合偶极层的AlGaN/GaN HEMT开关器件结构及制作方法 | |
| CN104037215B (zh) | 一种基于聚合物的增强型AlGaN/GaN MISHEMT器件结构及其制作方法 | |
| CN104037222B (zh) | 一种基于有机聚合物极化效应的高压槽栅AlGaN/GaN HEMT器件结构及制作方法 | |
| CN103794643B (zh) | 一种基于槽栅高压器件及其制作方法 | |
| CN103762234B (zh) | 基于超结漏场板的AlGaN/GaN MISHEMT高压器件及其制作方法 | |
| CN104037220B (zh) | 一种基于偶极子层浮栅结构的增强型AlGaN/GaN MISHEMT器件结构及其制作方法 | |
| CN103779411B (zh) | 基于超结槽栅的高压器件及其制作方法 | |
| CN104037216B (zh) | 一种基于偶极层的高压AlGaN/GaN MISHEMT器件结构及其制作方法 | |
| CN105552108A (zh) | GaN HEMT器件非合金欧姆接触的制作方法 | |
| CN103745993B (zh) | 基于超结的AlGaN/GaN MISHEMT高压器件及其制作方法 | |
| CN103839996A (zh) | 基于复合漏极的槽栅高压器件及其制作方法 | |
| CN104037219B (zh) | 一种基于栅结构的增强型AlGaN/GaN HEMT器件结构及其制作方法 | |
| CN103745991B (zh) | 基于超结的AlGaN/GaN高压器件及其制作方法 | |
| CN103779410B (zh) | 基于超结漏场板的槽栅高压器件及其制作方法 | |
| CN104051521B (zh) | 一种基于有机介质的高性能AlGaN/GaN HEMT开关器件结构及其制作方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20170125 Termination date: 20170702 |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |