[发明专利]一种有刻蚀终止层的InAlN/GaN HEMT器件

说明书

技术领域

本发明涉及一种有刻蚀终止层的InAlN/GaN HEMT器件。

背景技术

InAlN/GaN HEMT器件具有广阔的应用前景。HEMT器件不仅在耐高温数字电路中具有很大的应用前景，而且在微波大功率器件和电路中具有很大的应用潜力和很好的电路兼容性，因此研究HEMT器件具有非常重要的意义。

InAlN/GaN HEMT器件势垒层InAlN的表面距离沟道较近，对沟道影响较大大，源漏寄生电阻也较大，同时在InAlN/GaN处形成沟道。也有报道采用干法刻蚀挖槽制作增强型AlGaN/GaN HEMT器件，但是没有采用刻蚀终止技术，刻蚀深度无法精确控制，器件的成品率低。IEEE中的文献“High Performance E-mode InAIN/GaN HEMTs: Interface States from Subthreshold Slopes”中介绍的器件制作方法，由于势垒层很薄，此种方法制作器件时，栅挖槽工艺刻蚀深度较难控制，容易导致大量的废品，同时干法挖槽刻蚀还会导致离子轰击而产生的损伤，引起器件性能退化。常规InAlN/GaN HEMT器件没有刻蚀终止层和帽层，纵向刻蚀深度无法精确控制，器件制造的成品率较低，器件性能较差；并且表面距离沟道较近，对沟道影响较大。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种有刻蚀终止层的InAlN/GaN HEMT器件。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案为：

一种有刻蚀终止层的InAlN/GaN HEMT器件，其特征在于，包括：

Si、SiC、Sapphire或GaN衬底；在衬底上的AlN成核层；在成核层上的GaN沟道层；在沟道层上的In_XAlN势垒层，0<X<1；在势垒层上的In_XGaN或In_XAlGaN刻蚀终止层，0<X<1；在刻蚀终止层上的In_XAlN帽层，0<X<1；与刻蚀终止层或帽层接触的源电极和漏电极；与刻蚀终止层接触的凹槽金属栅电极或绝缘栅电极。源区、漏区可以有凹槽可以无凹槽。

绝缘栅电极中的绝缘材料包括SiO₂ 和Si₃N₄。

还包括在成核层与沟道层之间的缓冲层和背势垒层，缓冲层在背势垒层下面，缓冲层的材料为GaN，背势垒层的材料为Al_XGaN，0<X<1。

还包括在沟道层与势垒层之间的隔离层，隔离层的材料为AlN。

还包括在帽层上保护其他材料不被腐蚀的保护介质层，保护介质材料包括SiO₂ 和Si₃N₄。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：

1、本发明增加了刻蚀终止层，其优点在于1）、使纵向刻蚀在刻蚀终止层上自动停止，实现刻蚀深度的精确控制，提高了器件制造的成品率，减少了工艺的复杂性。2）、实现凹槽栅InAlN/GaN HEMT器件的制作，进而实现增强型器件的制作。3）、可以实现增强型与耗尽型器件制造在一个晶圆片，用于集成。4）、提高了器件的击穿电压、减少源栅之间的寄生电阻，改善了器件性能。

2、刻蚀终止层材料选择In_XGaN或In_XAlGaN，这些材料的生长温度与InAlN生长温度匹配，不存在有高温过程。防止高温过程对先期生长的InAlN造成影响，如In向外扩散，降低材料的质量，甚至导致报废等。另外，可采用碱性腐蚀液化学湿法选择腐蚀，避免干法刻蚀中的损伤。

3、增加了帽层，帽层厚度是设计的腐蚀深度，加上帽层可使半导体表面远离沟道，减少表面对沟道的影响。除栅凹槽下的半导体之外，源区漏区之间的半导体较厚，其极化作用较强，这样可以减少源栅之间、漏栅之间的寄生电阻。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1是实施例1示意图；

图2是实施例2示意图；

图3是实施例3示意图；

图4是实施例4示意图。

1为衬底，2为成核层，3为缓冲层，4为背势垒层，5为沟道层，6为隔离层，7为势垒层，8为刻蚀终止层，9为帽层，10为保护介质层，11为栅电极，12为源电极，13为漏电极，14为绝缘材料。

具体实施方式