專利名稱：：介電材料增強(qiáng)AlGaN/GaN高電子遷移率晶體管跨導(dǎo)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種增強(qiáng)晶體管跨導(dǎo)的方法，特別是涉及一種介電材料增強(qiáng)AlGaN/GaN高電子遷移率晶體管跨導(dǎo)的方法。
背景技術(shù)：
：AlGaN/GaN高電子遷移率晶體管(HEMT)的跨導(dǎo)將直接影響其靈敏度。提高HEMT器件的跨導(dǎo)并進(jìn)而提高HEMT的靈敏度，具有重要的科學(xué)意義和現(xiàn)實(shí)的工程應(yīng)用價(jià)值。作為第三代半導(dǎo)體的典型代表，GaN具有高電子飽和漂移速度、高擊穿電壓、高化學(xué)與熱穩(wěn)定性。目前，通過提高AlGaN/GaN高電子遷移率晶體管跨導(dǎo)來提高其輸出功率的方法主要是在AlGaN/GaN高電子遷移率晶體的源極與柵極、漏極與柵極之間附著無機(jī)介電薄膜，而這些膜多為氧化物薄膜，如A1203、Hf02、PZT等，它們與半導(dǎo)體的兼容生長(zhǎng)存在許多問題，且其生長(zhǎng)通常需要在高溫、高氧氣分壓下進(jìn)行，而在這樣的制備條件下，晶體管的性能會(huì)嚴(yán)重退化，導(dǎo)致電學(xué)性能退化例如IgorStolichnov等人通過磁控濺射在AlGaN/GaN上生長(zhǎng)PZT薄膜，發(fā)現(xiàn)高溫下PZT/AlGaN界面擴(kuò)散產(chǎn)生電荷缺陷，導(dǎo)致2DEG的電學(xué)性能退化等。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于克服上述缺點(diǎn)，提供一種操作簡(jiǎn)單，成本低，可靠性高，不會(huì)降低晶體管電學(xué)性能，可在閥值電壓基本不變的情況下跨度增強(qiáng)達(dá)70%的介電材料增強(qiáng)AlGaN/GaN高電子遷移率晶體管(以下簡(jiǎn)稱AlGaN/GaN_HEMT)跨導(dǎo)的方法。本發(fā)明介電材料增強(qiáng)AlGaN/GaN-HEMT跨導(dǎo)的方法是在AlGaN/GaN-HEMT的源極與柵極之間和漏極與柵極之間填充高K有機(jī)介質(zhì)材料。其中，高K有機(jī)介質(zhì)材料是介電常數(shù)大于2的高K有機(jī)介質(zhì)材料，它包括高K液體有機(jī)材料、高K固體有機(jī)材料、高K有機(jī)復(fù)合材料、高K有機(jī)/無機(jī)復(fù)合材料中的一種。高K液體有機(jī)材料是胺類、酮類、醇類、酸類、醛類、酯類及砜類，此時(shí)，填充方式是直接將其滴加在AlGaN/GaN-HEMT的源極與柵極之間和漏極與柵極之間，并保持其液態(tài)狀況。一般常用的是N，N-二甲基甲酰胺(DMF)、二甲基亞砜(DMS0)、丙酮(Acetone)、乙醇(Ethanol)、乙二醇(Glycol)、甘油(Glycerol)、乙酸(Aceticacid)、甲酸(Formicacid)、苯甲醛(Benzaldehyde)、乙酸乙酉旨(Ethylacetate);當(dāng)高K有機(jī)介質(zhì)是高K固體有機(jī)材料、高K有機(jī)復(fù)合材料及高K有機(jī)/無機(jī)復(fù)合材料時(shí)，填充方式是，首先選擇相應(yīng)的溶劑，將材料溶解于溶劑中，配制成重量百分濃度1080%的溶液，然后滴加在AlGaN/GaN-HEMT的源極與柵極之間和漏極與柵極之間，于室溫下固化或根據(jù)溶劑的性質(zhì)于8020(TC溫度下烘干固化。其中，高K固體有機(jī)材料是聚合酞菁銅(0-CuPc)、鄰苯二胺、四丁基溴化胺、萘類物質(zhì)；高K有機(jī)復(fù)合材料是聚苯胺/環(huán)氧樹脂(PANI/Epoxy)、聚偏氟乙烯(PVDF)、P(VDF-TrFE)、P(VDF-TrFE-CTFE)、CuPc/P(VDF-TrFE)、聚酰亞胺；高K有機(jī)/無機(jī)復(fù)合材料是鈣鈦礦相的鈦酸鹽/聚偏氟乙烯、鈣鈦礦相的鈦酸鹽/環(huán)氧樹脂及銀/環(huán)氧樹脂(Ag/Epoxy)。其中，鈣鈦礦相的鈦酸鹽/聚偏氟乙烯是鋯鈦酸鉛/聚偏氟乙烯(PZT/PVDF)、鈦酸鋇/聚偏氟乙烯(BaTi03/PVDF)、鈮鎂酸鉛-鈦酸鉛/聚偏氟乙烯(PMN-PTO/PVDF)。f丐鈦礦相的鈦酸鹽/環(huán)氧樹脂是鈦酸鋇/環(huán)氧樹脂(BaTi03/Epoxy)。本發(fā)明介電材料增強(qiáng)AlGaN/GaN-HEMT跨導(dǎo)的方法的優(yōu)點(diǎn)在于操作簡(jiǎn)單，可在室溫及無氧氣分壓的條件下進(jìn)行，成本低，可靠性高，不會(huì)降低晶體管電學(xué)性能，使所得介電增強(qiáng)AlGaN/GaN-HEMT的跨導(dǎo)大幅度提高，在閥值電壓基本相當(dāng)?shù)那闆r下，跨導(dǎo)增強(qiáng)可達(dá)70%。主要用于AlGaN/GaN高電子遷移率晶體管增強(qiáng)跨導(dǎo)。具體實(shí)施方式實(shí)施例1采用二甲基亞砜(DMSO)介電材料增強(qiáng)AlGaN/GaN-HEMT跨導(dǎo)的方法步驟1:在源極與柵極之間和漏極與柵極之間滴加液體介質(zhì)DMSO，最終得到介電增強(qiáng)AlGaN/GaN-HEMT。其跨導(dǎo)增強(qiáng)比例如表1所示。實(shí)施例2采用N，N-二甲基甲酰胺(DMF)介電材料增強(qiáng)AlGaN/GaN-HEMT跨導(dǎo)的方法步驟1:在源極與柵極之間和漏極與柵極之間滴加液體介質(zhì)DMF，最終得到介電增強(qiáng)AlGaN/GaN-HEMT。實(shí)施例3采用乙醇介電材料增強(qiáng)AlGaN/GaN-HEMT跨導(dǎo)的方法步驟1:在源極與柵極之間和漏極與柵極之間滴加液體介質(zhì)乙醇，最終得到介電增強(qiáng)AlGaN/GaN-HEMT。實(shí)施例4采用丙酮介電材料增強(qiáng)AlGaN/GaN-HEMT跨導(dǎo)的方法步驟1:在源極與柵極之間和漏極與柵極之間滴加液體介質(zhì)丙酮，最終得到介電增強(qiáng)AlGaN/GaN-HEMT。實(shí)施例5采用乙酸乙酯介電材料增強(qiáng)AlGaN/GaN-HEMT跨導(dǎo)的方法步驟1:在源極與柵極之間和漏極與柵極之間滴加液體介質(zhì)乙酸乙酯，最終得到介電增強(qiáng)AlGaN/GaN-HEMT。實(shí)施例6采用苯甲醛介電材料增強(qiáng)AlGaN/GaN-HEMT跨導(dǎo)的方法步驟1:在源極與柵極之間和漏極與柵極之間滴加液體介質(zhì)苯甲醛，最終得到介電增強(qiáng)AlGaN/GaN-HEMT。實(shí)施例7采用乙酸介電材料增強(qiáng)AlGaN/GaN-HEMT跨導(dǎo)的方法步驟1:在源極與柵極之間和漏極與柵極之間滴加液體介質(zhì)乙酸，最終得到介電增強(qiáng)AlGaN/GaN-HEMT。實(shí)施例8采用低聚合酞菁銅(0-CuPc)增強(qiáng)AlGaN/GaN-HEMT跨導(dǎo)的方法步驟1:將低聚合酞菁銅(0-CuPc)溶解于DMF中，形成重量百分濃度50%的均勻溶液；步驟2:在源極與柵極之間和漏極與柵極之間滴加步驟1產(chǎn)物，于8(TC下烘干固化，最終得到介電增強(qiáng)AlGaN/GaN-HEMT。其跨導(dǎo)增強(qiáng)比例如表1所示。實(shí)施例9采用萘酚增強(qiáng)AlGaN/GaN-HEMT跨導(dǎo)的方法步驟1:將萘酚溶解于丙酮中，形成重量百分濃度80%的均勻溶液；步驟2:在源極與柵極之間和漏極與柵極之間滴加步驟1產(chǎn)物，于8(TC下烘干固化，最終得到介電增強(qiáng)AlGaN/GaN-HEMT。實(shí)施例10采用鄰苯二胺增強(qiáng)AlGaN/GaN-HEMT跨導(dǎo)的方法步驟1:將鄰苯二胺溶解于丙酮中，形成重量百分濃度10%的均勻溶液；步驟2:在源極與柵極之間和漏極與柵極之間滴加步驟l產(chǎn)物，于室溫下自然固化，最終得到介電增強(qiáng)AlGaN/GaN-HEMT。實(shí)施例11采用聚苯胺/環(huán)氧樹脂(PANI/Epoxy)介電增強(qiáng)AlGaN/GaN-HEMT跨導(dǎo)的方法步驟1:將聚苯胺/環(huán)氧樹脂溶解于氯仿中，并加入HMPA固化劑，形成重量百分濃度30%的均勻溶液；步驟2:在源極與柵極之間和漏極與柵極之間滴加步驟1的產(chǎn)物，于8(TC下烘干固化，最終得到介電增強(qiáng)AlGaN/GaN-HEMT。其跨導(dǎo)增強(qiáng)比例如表1所示。實(shí)施例12采用聚偏氟乙烯(PVDF)介電增強(qiáng)AlGaN/GaN-HEMT跨導(dǎo)的方法步驟1:將PVDF溶解于DMF溶液中，形成重量百分濃度80%的均勻溶液；步驟2:在源極與柵極之間和漏極與柵極之間滴加步驟1的產(chǎn)物，于15(TC下烘干固化，最終得到介電增強(qiáng)AlGaN/GaN-HEMT。實(shí)施例13采用聚酰亞胺介電增強(qiáng)AlGaN/GaN-HEMT跨導(dǎo)的方法步驟1:將聚酰亞胺溶解與丙酮中，形成重量百分濃度60%的均勻溶液；步驟2:在源極與柵極之間和漏極與柵極之間滴加步驟1的產(chǎn)物，于8(TC下烘干固化，最終得到介電增強(qiáng)AlGaN/GaN-HEMT。實(shí)施例14采用P(VDF-TrFE)介電增強(qiáng)AlGaN/GaN-HEMT跨導(dǎo)的方法步驟1:室溫下，將P(VDF-TrFE)溶解與DMF中，形成重量百分濃度60%的均勻溶液；步驟2:在源極與柵極之間和漏極與柵極之間滴加步驟1的產(chǎn)物，于14(TC下烘干固化，最終得到介電增強(qiáng)AlGaN/GaN-HEMT。實(shí)施例15采用鈦酸鋇/聚偏氟乙烯(BaTi03/PVDF)增強(qiáng)AlGaN/GaN-HEMT跨導(dǎo)的方法步驟l:將鈦酸鋇粉末分散于DMF中，其重量百分濃度為10%，超聲4小時(shí)后，加入到溶有PVDF的DMF溶液中，其重量百分濃度為50%，再次超聲1小時(shí)，形成均勻溶液；5步驟2:在源極與柵極之間和漏極與柵極之間謫加步驟1的產(chǎn)物，于15(TC下烘干固化，最終得到介電增強(qiáng)AlGaN/GaN-HEMT。其增強(qiáng)比例如表1所示。實(shí)施例16采用鈦酸鋇/環(huán)氧樹脂(BaTi03/EpOXy)增強(qiáng)AlGaN/GaN-HEMT跨導(dǎo)的方法步驟1:將鈦酸鋇粉末分散于DMF中，其重量百分濃度為20%，超聲4小時(shí)后，加入到溶有Epoxy的DMF溶液中，其重量百分濃度為50%，再次超聲4小時(shí)，形成均勻溶液；步驟2:在源極與柵極之間和漏極與柵極之間滴加上步驟1的產(chǎn)物，于150度下烘干固化，最終得到介電增強(qiáng)AlGaN/GaN-HEMT。實(shí)施例17采用銀/環(huán)氧樹脂(Ag/Epoxy)增強(qiáng)AlGaN/GaN-HEMT跨導(dǎo)的方法步驟1:將Ag粉末分散于丙酮中，其重量百分濃度為10%，超聲4小時(shí)后，加入到溶有Epoxy的丙酮溶液中，其重量百分濃度為50%，再次超聲4小時(shí)，形成均勻溶液；步驟2:在源極與柵極之間和漏極與柵極之間滴加步驟1的產(chǎn)物，于IO(TC下烘干，最終得到介電增強(qiáng)AlGaN/GaN-HEMT。表1:采用本發(fā)明方法后AlGaN/GaN-HEMT跨導(dǎo)增強(qiáng)比例<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>權(quán)利要求一種介電材料增強(qiáng)AlGaN/GaN高電子遷移率晶體管跨導(dǎo)的方法，其特征在于在AlGaN/GaN高電子遷移率晶體管的源極與柵極之間和漏極與柵極之間填充高K有機(jī)介質(zhì)材料，其中，高K有機(jī)介質(zhì)材料是高K液體有機(jī)材料、高K固體有機(jī)材料、高K有機(jī)復(fù)合材料、高K有機(jī)/無機(jī)復(fù)合材料中的一種。2.如權(quán)利要求1所述介電材料增強(qiáng)AlGaN/GaN高電子遷移率晶體管跨導(dǎo)的方法，其特征在于高K有機(jī)介質(zhì)材料是介電常數(shù)大于2的高K有機(jī)介質(zhì)材料。3.如權(quán)利要求2所述介電材料增強(qiáng)AlGaN/GaN高電子遷移率晶體管跨導(dǎo)的方法，其特征在于當(dāng)高K有機(jī)介質(zhì)材料是胺類、酮類、醇類、酸類、醛類、酯類及砜類高K液體有機(jī)材料時(shí)，其填充方式是直接將其滴加在AlGaN/GaN高電子遷移率晶體管的源極與柵極之間和漏極與柵極之間；當(dāng)高K有機(jī)介質(zhì)是高K固體有機(jī)材料、高K有機(jī)復(fù)合材料及高K有機(jī)/無機(jī)復(fù)合材料時(shí)，其填充方式是，首先將其溶解在溶劑中，配制成重量百分濃度1080%的溶液，然后再滴加在AlGaN/GaN高電子遷移率晶體管的源極與柵極之間和漏極與柵極之間，于室溫固化或于8020(TC溫度下烘干固化。4.如權(quán)利要求3所述介電材料增強(qiáng)AlGaN/GaN高電子遷移率晶體管跨導(dǎo)的方法，其特征在于高K液體有機(jī)材料是N，N-二甲基甲酰胺(DMF)、二甲基亞砜(匿SO)、丙酮(Acetone)、乙醇(Ethanol)、乙二醇(Glycol)、甘油(Glycerol)、乙酸(Aceticacid)、甲酸(Formicacid)、苯甲醛(Benzaldehyde)、乙酸乙酯(Ethylacetate);高K固體有機(jī)材料是聚合酞菁銅(0-CuPc)、鄰苯二胺、四丁基溴化胺、萘類物質(zhì)；高K有機(jī)復(fù)合材料是聚苯胺/環(huán)氧樹月旨(PANI/Epoxy)、聚偏氟乙烯(PVDF)、P(VDF-TrFE)、P(VDF-TrFE-CTFE)、CuPc/P(VDF-TrFE)、聚酰亞胺；高K有機(jī)/無機(jī)復(fù)合材料是鈣鈦礦相的鈦酸鹽/聚偏氟乙烯、鈣鈦礦相的鈦酸鹽/環(huán)氧樹脂、銀/環(huán)氧樹脂(Ag/Epoxy)。全文摘要本發(fā)明提供一種介電材料增強(qiáng)AlGaN/GaN高電子遷移率晶體管跨導(dǎo)的方法，是在AlGaN/GaN高電子遷移率晶體管的源極與柵極之間和漏極與柵極之間填充高K有機(jī)介質(zhì)材料，其中，高K有機(jī)介質(zhì)材料是介電常數(shù)大于2的液體有機(jī)材料、高K固體有機(jī)材料、高K有機(jī)復(fù)合材料、高K有機(jī)/無機(jī)復(fù)合材料中的一種。可以是液態(tài)，也可以是固態(tài)。該法能大幅度增強(qiáng)AlGaN/GaN高電子遷移率晶體管的跨導(dǎo)，在閥值電壓基本相當(dāng)?shù)那闆r下，跨導(dǎo)增強(qiáng)可達(dá)70％。主要用于AlGaN/GaN高電子遷移率晶體管。文檔編號(hào)H01L29/778GK101710572SQ200910216178公開日2010年5月19日申請(qǐng)日期2009年11月10日優(yōu)先權(quán)日2009年11月10日發(fā)明者劉興釗,李言榮,王澤高,陳遠(yuǎn)富申請(qǐng)人:電子科技大學(xué)