專利名稱：一種有刻蝕終止層的InAlN/GaN HEMT器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種有刻蝕終止層的InAIN/GaN HEMT器件。
背景技術(shù)：
InAIN/GaN HEMT器件具有廣闊的應(yīng)用前景。HEMT器件不僅在耐高溫?cái)?shù)字電路中具有很大的應(yīng)用前景，而且在微波大功率器件和電路中具有很大的應(yīng)用潛力和很好的電路兼容性，因此研究HEMT器件具有非常重要的意義。InAIN/GaN HEMT器件勢(shì)壘層InAlN的表面距離溝道較近，對(duì)溝道影響較大大，源漏寄生電阻也較大，同時(shí)在InAIN/GaN處形成溝道。也有報(bào)道采用干法刻蝕挖槽制作增強(qiáng)型AlGaN/GaN HEMT器件，但是沒(méi)有采用刻蝕終止技術(shù)，刻蝕深度無(wú)法精確控制，器件的成品率低。IEEE 中的文獻(xiàn)"High Performance Ε-mode InAIN/GaN HEMTs Interface States from Subthreshold Slopes”中介紹的器件制作方法，由于勢(shì)壘層很薄，此種方法制作器件時(shí)，柵挖槽工藝刻蝕深度較難控制，容易導(dǎo)致大量的廢品，同時(shí)干法挖槽刻蝕還會(huì)導(dǎo)致離子轟擊而產(chǎn)生的損傷，引起器件性能退化。常規(guī)InAIN/GaN HEMT器件沒(méi)有刻蝕終止層和帽層， 縱向刻蝕深度無(wú)法精確控制，器件制造的成品率較低，器件性能較差；并且表面距離溝道較近，對(duì)溝道影響較大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種有刻蝕終止層的InAIN/GaN HEMT器件。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案為 一種有刻蝕終止層的InAIN/GaN HEMT器件，其特征在于，包括
Si、SiC、Sapphire或GaN襯底；在襯底上的AlN成核層；在成核層上的GaN溝道層；在溝道層上的hxAlN勢(shì)壘層，0<X<1 ；在勢(shì)壘層上的化#鄉(xiāng)或LxAlGaN刻蝕終止層，0<X<1 ；在刻蝕終止層上的InxAlN帽層，0<X<1 ；與刻蝕終止層或帽層接觸的源電極和漏電極；與刻蝕終止層接觸的凹槽金屬柵電極或絕緣柵電極。源區(qū)、漏區(qū)可以有凹槽可以無(wú)凹槽。絕緣柵電極中的絕緣材料包括SiA和Si3N4。還包括在成核層與溝道層之間的緩沖層和背勢(shì)壘層，緩沖層在背勢(shì)壘層下面，緩沖層的材料為GaN，背勢(shì)壘層的材料為AlxGaN, 0<X<1。還包括在溝道層與勢(shì)壘層之間的隔離層，隔離層的材料為A1N。還包括在帽層上保護(hù)其他材料不被腐蝕的保護(hù)介質(zhì)層，保護(hù)介質(zhì)材料包括SW2 和 Si3N40采用上述技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于
1、本發(fā)明增加了刻蝕終止層，其優(yōu)點(diǎn)在于1)、使縱向刻蝕在刻蝕終止層上自動(dòng)停止，實(shí)現(xiàn)刻蝕深度的精確控制，提高了器件制造的成品率，減少了工藝的復(fù)雜性。2)、實(shí)現(xiàn)凹槽柵 InAIN/GaN HEMT器件的制作，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)型器件的制作。3)、可以實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)型與耗盡型器件制造在一個(gè)晶圓片，用于集成。4)、提高了器件的擊穿電壓、減少源柵之間的寄生電阻，改
3善了器件性能。 2、刻蝕終止層材料選擇MxGaN或MxAlGaN,這些材料的生長(zhǎng)溫度與InAlN生長(zhǎng)溫度匹配，不存在有高溫過(guò)程。防止高溫過(guò)程對(duì)先期生長(zhǎng)的InAlN造成影響，如h向外擴(kuò)散， 降低材料的質(zhì)量，甚至導(dǎo)致報(bào)廢等。另外，可采用堿性腐蝕液化學(xué)濕法選擇腐蝕，避免干法刻蝕中的損傷。3、增加了帽層，帽層厚度是設(shè)計(jì)的腐蝕深度，加上帽層可使半導(dǎo)體表面遠(yuǎn)離溝道， 減少表面對(duì)溝道的影響。除柵凹槽下的半導(dǎo)體之外，源區(qū)漏區(qū)之間的半導(dǎo)體較厚，其極化作用較強(qiáng)，這樣可以減少源柵之間、漏柵之間的寄生電阻。


下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。圖1是實(shí)施例1示意圖； 圖2是實(shí)施例2示意圖3是實(shí)施例3示意圖； 圖4是實(shí)施例4示意圖。1為襯底，2為成核層，3為緩沖層，4為背勢(shì)壘層，5為溝道層，6為隔離層，7為勢(shì)壘層，8為刻蝕終止層，9為帽層，10為保護(hù)介質(zhì)層，11為柵電極，12為源電極，13為漏電極，14 為絕緣材料。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1
一種有刻蝕終止層的InAlN/GaN HEMT器件，包括=Sapphire襯底1 ；在襯底1上的AlN 成核層2 ；在成核層2上的GaN緩沖層3 ；在緩沖層3上的AlxGaN背勢(shì)壘層4，X=O. 2 ；在背勢(shì)壘層4上的GaN溝道層5 ；在溝道層5上的AlN隔離層6 ；在隔離層6上的hxAlN勢(shì)壘層 7，X=O. 15 ；在勢(shì)壘層7上的刻蝕終止層8，X=O. 05 ；在刻蝕終止層8上的hxAlN帽層9，X=0. 15 ；在帽層9上的Si3N4絕緣材料10 ；與刻蝕終止層接觸的凹槽金屬柵電極11、源電極12、漏電極13。實(shí)施例2:
一種有刻蝕終止層的InAlN/GaN HEMT器件，包括SiC襯底1 ；在襯底1上的AlN成核層2 ；在成核層2上的GaN溝道層5 ；在溝道層5上的hxAlN勢(shì)壘層7，X=O. 16 ；在勢(shì)壘層7 上的In5^aN刻蝕終止層8，X=O. 17 ；在刻蝕終止層8上的InxAlN帽層9，X=O. 16 ；與刻蝕終止層接觸的凹槽金屬柵電極11 ；與帽層接觸的源電極12、漏電極13。實(shí)施例3:
一種有刻蝕終止層的InAlN/GaN HEMT器件，包括GaN襯底1 ；在襯底1上的AlN成核層2 ；在成核層2上的GaN溝道層5 ；在溝道層5上的hxAlN勢(shì)壘層7，X=O. 15 ；在勢(shì)壘層7 上的InxGaN刻蝕終止層8，X=O. 13 ；在刻蝕終止層8上的hxAlN帽層9，X=O. 15 ；在帽層9 上的SW2保護(hù)介質(zhì)10 ；與刻蝕終止層接觸的凹槽金屬柵電極11、源電極12、漏電極13。實(shí)施例4:
一種有刻蝕終止層的InAlN/GaN HEMT器件，包括Si襯底1 ；在襯底1上的AlN成核層
42 ；在成核層2上的GaN溝道層5 ；在溝道層5上的hxAlN勢(shì)壘層7，X=O. 15 ；在勢(shì)壘層7上的In5^aN刻蝕終止層8，X=O. 13 ；在刻蝕終止層8上的InxAlN帽層9，X=O. 15 ；在帽層9上的SW2保護(hù)介質(zhì)10 ；與刻蝕終止層接觸的凹槽絕緣柵電極11、源電極12、漏電極13，絕緣材料14。
權(quán)利要求
1.一種有刻蝕終止層的InAlN/GaN HEMT器件，其特征在于，包括襯底(1)，在所述襯底(1)上的成核層(2)，在所述成核層(2)上的溝道層(5)，在所述溝道層(5 )上的勢(shì)壘層(7 )，在所述勢(shì)壘層(7 )上的刻蝕終止層(8 )，在所述刻蝕終止層上的帽層(9)，與刻蝕終止層(8)或帽層(9)接觸的源電極(12)和漏電極(13)，與刻蝕終止層(8) 接觸的凹槽金屬柵電極(11)或絕緣柵電極(11)；所述襯底材料為Si或SiC或Sapphire或GaN，所述成核層的材料為A1N，所述溝道層的材料為GaN，所述勢(shì)壘層的材料為InxAlN,所述刻蝕終止層的材料為MxGaN或MxAWaN, 所述帽層的材料為hxAlN，0<X<l。
2.如權(quán)利要求1所述一種有刻蝕終止層的InAlN/GaNHEMT器件，其特征在于，還包括在成核層(2)與溝道層(5)之間的緩沖層(3)和背勢(shì)壘層(4)，緩沖層(3)在背勢(shì)壘層(4) 下面，緩沖層(3)的材料為GaN，背勢(shì)壘層(4)的材料為AlxGaN, 0<X<1。
3.如權(quán)利要求1或2所述一種有刻蝕終止層的InAlN/GaNHEMT器件，其特征在于，還包括在溝道層(5)與勢(shì)壘層(7)之間的隔離層(6)，隔離層(6)的材料為A1N。
4.如權(quán)利要求3所述一種有刻蝕終止層的InAlN/GaNHEMT器件，其特征在于，還包括在帽層(9)上的保護(hù)介質(zhì)層(10)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種有刻蝕終止層的InAlN/GaN HEMT器件，包括Si、SiC、Sapphire或GaN襯底；襯底上依次為AlN成核層、GaN溝道層、InXAlN勢(shì)壘層、InXGaN或InXAlGaN刻蝕終止層、InXAlN帽層；源、漏電極；凹槽金屬柵電極或絕緣柵電極。還包括在成核層與溝道層之間的緩沖層和背勢(shì)壘層，緩沖層在背勢(shì)壘層下面，緩沖層的材料為GaN，背勢(shì)壘層的材料為AlXGaN，0<X<1；在溝道層與勢(shì)壘層之間的隔離層，隔離層的材料為AlN。本發(fā)明能提高器件制造的成品率，同時(shí)能實(shí)現(xiàn)刻蝕深度的精確控制，沒(méi)有干法刻蝕的損傷，工藝簡(jiǎn)單易行、成本較低，并且器件性能因此得到了提高。
文檔編號(hào)H01L29/06GK102290439SQ20111025015
公開日2011年12月21日 申請(qǐng)日期2011年8月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月29日
發(fā)明者邢東 申請(qǐng)人:中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第十三研究所