[发明专利]带源场板槽栅AlGaN/GaN HEMT器件结构及其制作方法

权利要求书

1.一种带源场板槽栅AlGaN/GaN HEMT器件结构，其特征在于：所述结构包括衬底、本征GaN层、AlN隔离层、本征AlGaN层、AlGaN掺杂层、栅电极、源电极、漏电极、源场板、绝缘层、钝化层以及用于调节沟道电场的硅化物；所述AlGaN掺杂层位于本征AlGaN层之上，电极以及绝缘层位于AlGaN层之上，硅化物位于绝缘层之上；在衬底上外延生长耗尽型AlGaN/GaN异质结材料，并在该异质结材料上形成槽栅、源极和漏极，然后淀积一层绝缘层，在绝缘层上的栅漏区域以及栅源区域间，形成硅化物，将厚绝缘层上的硅化物与源极电连接形成源场板结构，最后淀积钝化层实现器件的钝化。

2.根据权利要求1所述的带源场板槽栅AlGaN/GaN HEMT器件结构，其特征在于：其中的衬底的材料是蓝宝石、碳化硅、GaN或MgO。

3.根据权利要求1所述的带源场板槽栅AlGaN/GaN HEMT器件结构，其特征在于：其中的AlGaN中Al与Ga的组份可以调节，Al_xGa_1-xN中x＝0～1。

4.根据权利要求1所述的带源场板槽栅AlGaN/GaN HEMT器件结构，其特征在于：硅化物包括NiSi，TiSi₂、或Co₂Si。

5.根据权利要求1所述的带源场板槽栅AlGaN/GaN HEMT器件结构，其特征在于：薄绝缘层的厚度为5～10nm，厚绝缘层的厚度为200～700nm。

6.根据权利要求1所述的带源场板槽栅AlGaN/GaN HEMT器件结构，其特征在于：其GaN沟道替换为Al_yGa_1-yN沟道，而Al_yGa_1-yN中y的组份小于另外两层中的Al组份x，即x＞y。

7.根据权利要求1所述的带源场板槽栅AlGaN/GaN HEMT器件结构，其特征在于：硅化物为块状，并且引入应力，块间距小于块宽度，硅化物会对下面的各层产生压应力，块之间将会产生向块的压力，通过使块间距小于块宽度，可以使下面各层总体获得总体张应力，从而使沟道中电场得到增强。

8.根据权利要求1所述的带源场板槽栅AlGaN/GaN HEMT器件结构，其特征在于：其绝缘层和钝化层包括SiN、Al₂O₃、HfO₂、HfSiO等绝缘材料。

9.根据权利要求1所述的带源场板槽栅AlGaN/GaN HEMT器件结构，其特征在于：其栅极采用槽栅结构。

10.基于带源场板槽栅AlGaN/GaN HEMT器件结构的制作方法，其特征在于：包括如下步骤：

利用金属硅化物提高AlGaN/GaN HEMT器件性能的结构，包括如下过程：

(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)将器件放入磁控溅射反应室中制备Al₂O₃薄膜，工艺条件为：Al靶的直流偏置电压为100V，Ar气流量为30sccm，O₂流量为10sccm，反应室的压力为0.5Pa，淀积300nm厚的Al₂O₃薄膜；

(5)对完成淀积的器件进行光刻显影，形成Al₂O₃薄膜的湿法腐蚀区，将材料放入1∶10＝HF∶H₂O的溶液中，腐蚀3min～5min，将Al₂O₃腐蚀至5-10nm；

(6)然后将器件放入磁控溅射的反应室中同时溅射Ni和Si，工艺条件为：Ni靶的直流偏置电压为100V，Si靶的射频偏置电压为450V，载气Ar的流量为30sccm，共淀积100nm～150nm厚的混合金属薄膜；

(7)将淀积好薄膜的器件进行光刻，形成混合薄膜的刻蚀窗口区，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5min；

(8)将器件放入快速退火炉中，在氮气环境下进行450℃，30s的快速热退火，形成NiSi合金；

(9)对完成合金的器件进行光刻，形成栅极金属区域，并将器件放入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，Ar气的流量为10sccm，刻蚀时间约为2～3min，刻蚀掉栅区域的Al₂O₃介质层以及部分AlGaN势垒层5～10nm；然后将器件放入HCl∶H₂O＝1∶1的溶液中对刻蚀残留物进行去除，用流动的去离子水清洗并吹干后放入电子束蒸发台中淀积Ni/Au＝20/200nm并进行剥离，完成栅电极的制备；

(10)将完成栅极制备的器件放入PECVD反应室淀积SiN钝化膜，具体工艺条件为：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；

(11)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、漏极以及硅化物场板上面覆盖的SiN薄膜和Al₂O₃刻蚀掉；

(12)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的加厚电极和源场板，完成整体器件的制备。