CN111244163A - 一种应用有新型氮化铝铟势垒层的高电子迁移率晶体管 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种应用有新型氮化铝铟势垒层的高电子迁移率晶体管,属于高电子迁移率晶体管领域。一种应用有新型氮化铝铟势垒层的高电子迁移率晶体管,通过研究ALGaN/GAN异质结处的电子分布以双ALGaN/GAN器件特性;优化了ALGaN/GAN异质结上的欧姆接触;基于自主的MOCVD系统制备了不同Al组分的ALGaN/GAN异质结材料,制造了不同Al组分的ALGaN/GAN(尤其是高Al组分的ALGaN/GAN,深入地从关键工艺以及制造方面对ALGaN/GAN器件进行了优化。
Description
技术领域
本发明涉及高电子迁移率晶体管领域,尤其涉及一种应用有新型氮化铝铟势垒层的高电子迁移率晶体管。
背景技术
氮化镓作为第三代半导体材料具有较宽的禁带宽度以及较大的电子饱和速度等优异的特性,因此采用氮化镓材料制作的高电子迁移率晶体管具有高速度、高功率等特点。氮化镓材料主要通过异质外延生长的方法获得,采用价格昂贵的碳化硅等作为外延衬底,成本较高,限制了氮化镓材料的发展。而基于硅(Si)衬底的氮化镓外延材料则具有成本低、尺寸大等优势,因此备受国内外学者的关注。
此外,对于成熟的硅集成电路来说,所用的硅衬底材料均为Si(100)面,如果也可以在Si(100)面上实现氮化镓器件的制备,则能够将氮化镓器件与成熟的硅器件集成在同一圆片上,充分发挥两者各自的性能优势,实现任何单一技术不可能实现的性能和功能,具有重大意义。
现有的一种应用有新型氮化铝铟势垒层的高电子迁移率晶体管,电子迁移率交底,生产工艺优化差调整。
发明内容
本发明的目的是为了解决起吊之后无法进行方向调整的问题,而提出的一种应用有新型氮化铝铟势垒层的高电子迁移率晶体管。
为了实现上述目的,本发明采用了如下技术方案:
一种应用有新型氮化铝铟势垒层的高电子迁移率晶体管,包括以下步骤:
S1、选取蓝宝石衬底,在940-950℃下,通N2和H2的情况下持续退火10min,对衬底材料进行清洗;
S2、清洗完毕之后,在930-940℃,压力为600TOrr下生长厚度为60nm的ALN缓冲层;
S3、生长完毕轴,降低温度至920℃,依次生长800nm的无意识掺杂GaN层,3.0nm的无意识掺杂ALGaN隔离层,12nm的ALGaN掺杂层和7nm的无意识掺杂ALGaN覆盖层,制备出良好的ALGaN/GaN异质结构材料;
S4、将S3中制备的ALGaN/GaN异质结构材料,放置在丙酮和乙醇中各超声5min,然后在温度为50℃的清洗液中浸泡5min,最后用去离子水清洗干净并用氮气吹干;
S5、采用VPC-1100蒸发设备淀积厚度为150nm的SiO2层;
S6、对样品进行甩胶,然后在温度为80℃的烘箱中烘10min;
S7、采用ICP干法刻蚀ALGaN层,直至刻蚀到GaN层,形成台面隔离;
S8、采用丙酮取出刻蚀后的正胶,然后在BOE中浸泡1min去出SiO2薄膜,最后用去离子水清洗干净并用氮气吹干;
S9、之后在样品上甩黏附剂,在温度为160℃的高温烘箱中烘20min,然后进行甩胶,最后在温度为80℃的高温烘箱中烘10min,光刻获得源漏,之后采用等离子体去胶机去除未显影干净的光刻胶薄层;
S10、采用VPC-1100蒸发设备淀积多层金属,之后再进行剥离金属和退火;
S11、退火后在样品上甩黏附剂,在温度为160℃的高温烘箱中烘20min,然后进行甩胶,最后在温度为80℃的高温烘箱中烘10min,光刻获得栅条,之后进行蒸栅金属,再光刻加厚电极和蒸加厚电极,制备成新型氮化铝铟势垒层的高电子迁移率晶体管。
优选地,所述S9和S11中甩黏附剂转速为8000转/min,持续30S。
优选地,所述S6、S9和S11中甩胶转速都为5000转/min。
优选地,所述S10和S11中VPC-1100蒸发设备的真空度为1.8×10-3Pa。
优选地,所述S7中刻蚀时上电机功率为600W,偏压为180V,压力为1Pa,刻蚀时间为80S。
与现有技术相比,本发明提供了一种应用有新型氮化铝铟势垒层的高电子迁移率晶体管,具备以下有益效果:
1.本发明通过研究ALGaN/GAN异质结处的电子分布以双ALGaN/GAN器件特性;优化了ALGaN/GAN异质结上的欧姆接触;基于自主的MOCVD系统制备了不同Al组分的ALGaN/GAN异质结材料,制造了不同Al组分的ALGaN/GAN(尤其是高Al组分的ALGaN/GAN,深入地从关键工艺以及制造方面对ALGaN/GAN器件进行了优化。
附图说明
图1为本发明提出的一种应用有新型氮化铝铟势垒层的高电子迁移率晶体管的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。
在本发明的描述中,需要理解的是,术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
实施例1:
一种应用有新型氮化铝铟势垒层的高电子迁移率晶体管,包括以下步骤:
S1、选取蓝宝石衬底,在940-950℃下,通N2和H2的情况下持续退火10min,对衬底材料进行清洗;
S2、清洗完毕之后,在930-940℃,压力为600TOrr下生长厚度为60nm的ALN缓冲层;
S3、生长完毕轴,降低温度至920℃,依次生长800nm的无意识掺杂GaN层,3.0nm的无意识掺杂ALGaN隔离层,12nm的ALGaN掺杂层和7nm的无意识掺杂ALGaN覆盖层,制备出良好的ALGaN/GaN异质结构材料;
S4、将S3中制备的ALGaN/GaN异质结构材料,放置在丙酮和乙醇中各超声5min,然后在温度为50℃的清洗液中浸泡5min,最后用去离子水清洗干净并用氮气吹干;
S5、采用VPC-1100蒸发设备淀积厚度为150nm的SiO2层;
S6、对样品进行甩胶,然后在温度为80℃的烘箱中烘10min;
S7、采用ICP干法刻蚀ALGaN层,直至刻蚀到GaN层,形成台面隔离;
S8、采用丙酮取出刻蚀后的正胶,然后在BOE中浸泡1min去出SiO2薄膜,最后用去离子水清洗干净并用氮气吹干;
S9、之后在样品上甩黏附剂,在温度为160℃的高温烘箱中烘20min,然后进行甩胶,最后在温度为80℃的高温烘箱中烘10min,光刻获得源漏,之后采用等离子体去胶机去除未显影干净的光刻胶薄层;
S10、采用VPC-1100蒸发设备淀积多层金属,之后再进行剥离金属和退火;
S11、退火后在样品上甩黏附剂,在温度为160℃的高温烘箱中烘20min,然后进行甩胶,最后在温度为80℃的高温烘箱中烘10min,光刻获得栅条,之后进行蒸栅金属,再光刻加厚电极和蒸加厚电极,制备成新型氮化铝铟势垒层的高电子迁移率晶体管。
进一步,优选地,S9和S11中甩黏附剂转速为8000转/min,持续30S。
进一步,优选地,S6、S9和S11中甩胶转速都为5000转/min。
进一步,优选地,S10和S11中VPC-1100蒸发设备的真空度为1.8×10-3Pa。
进一步,优选地,S7中刻蚀时上电机功率为600W,偏压为180V,压力为1Pa,刻蚀时间为80S。
实施例2:基于实施例1,但有所不同的是:
按照实施例1中的步骤制备ALGaN/GAN器件后进行温度性能检测;
表1ALGaN/GAN在不同温度下的器件特性
上表是当漏电压为6V时,温度为50℃、100℃、150℃和200℃四种条件下,ALGaN/GAN的漏电流随栅压的变化关系以及跨导特性。从表1中可以看出,漏电流随着温度的升高而降低,当温度从50℃提高到200ALGaN/GAN时,栅电压为1V时的漏电流值相对50℃时下降了31.4%。这主要是因为线性区的漏一源电阻随着温度的升高而增大的缘故。从表1中还可以看出,温度对于阀值电压的影响不大。此外,从表1中可以看出,随着温度的提高跨导降低,温度从50℃提高到200℃时,跨导值相对50℃时下降了27.9%,从Hall测试中可以看出这主要是因为2DEG迁移率随着温度的升高而下降的缘故。
以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变,都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种应用有新型氮化铝铟势垒层的高电子迁移率晶体管,其特征在于,包括以下步骤:
S1、选取蓝宝石衬底,在940-950℃下,通N2和H2的情况下持续退火10min,对衬底材料进行清洗;
S2、清洗完毕之后,在930-940℃,压力为600TOrr下生长厚度为60nm的ALN缓冲层;
S3、生长完毕轴,降低温度至920℃,依次生长800nm的无意识掺杂GaN层,3.0nm的无意识掺杂ALGaN隔离层,12nm的ALGaN掺杂层和7nm的无意识掺杂ALGaN覆盖层,制备出良好的ALGaN/GaN异质结构材料;
S4、将S3中制备的ALGaN/GaN异质结构材料,放置在丙酮和乙醇中各超声5min,然后在温度为50℃的清洗液中浸泡5min,最后用去离子水清洗干净并用氮气吹干;
S5、采用VPC-1100蒸发设备淀积厚度为150nm的SiO2层;
S6、对样品进行甩胶,然后在温度为80℃的烘箱中烘10min;
S7、采用ICP干法刻蚀ALGaN层,直至刻蚀到GaN层,形成台面隔离;
S8、采用丙酮取出刻蚀后的正胶,然后在BOE中浸泡1min去出SiO2薄膜,最后用去离子水清洗干净并用氮气吹干;
S9、之后在样品上甩黏附剂,在温度为160℃的高温烘箱中烘20min,然后进行甩胶,最后在温度为80℃的高温烘箱中烘10min,光刻获得源漏,之后采用等离子体去胶机去除未显影干净的光刻胶薄层;
S10、采用VPC-1100蒸发设备淀积多层金属,之后再进行剥离金属和退火;
S11、退火后在样品上甩黏附剂,在温度为160℃的高温烘箱中烘20min,然后进行甩胶,最后在温度为80℃的高温烘箱中烘10min,光刻获得栅条,之后进行蒸栅金属,再光刻加厚电极和蒸加厚电极,制备成新型氮化铝铟势垒层的高电子迁移率晶体管。
2.根据权利要求1所述的一种应用有新型氮化铝铟势垒层的高电子迁移率晶体管,其特征在于:所述S9和S11中甩黏附剂转速为8000转/min,持续30S。
3.根据权利要求1所述的一种应用有新型氮化铝铟势垒层的高电子迁移率晶体管,其特征在于:所述S6、S9和S11中甩胶转速都为5000转/min。
4.根据权利要求1所述的一种应用有新型氮化铝铟势垒层的高电子迁移率晶体管,其特征在于:所述S10和S11中VPC-1100蒸发设备的真空度为1.8×10-3Pa。
5.根据权利要求1所述的一种应用有新型氮化铝铟势垒层的高电子迁移率晶体管,其特征在于:所述S7中刻蚀时上电机功率为600W,偏压为180V,压力为1Pa,刻蚀时间为80S。
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