[发明专利]具有原位栅介质的AlGaN/GaN异质结器件及其制作方法

权利要求书

1.一种具有原位栅介质的AlGaN/GaN异质结器件，包括形成于衬底上的AlGaN/GaN异质结构及源极、漏极和栅极，其特征在于，所述AlGaN/GaN异质结构上还原位外延生长有用作栅介质的BAlN薄膜，并且所述BAlN薄膜的形成过程包括：在外延生长设备内完成AlGaN/GaN异质结构的生长后，直接将氮源与硼源以及铝源经载气输入所述外延生长设备中，从而在所述AlGaN/GaN异质结构上原位生长形成BAlN薄膜，其中BAlN薄膜生长温度为800～1400℃，厚度为1～20nm，B原子摩尔比例为20～100％。

2.根据权利要求1所述的具有原位栅介质的AlGaN/GaN异质结器件，其特征在于，所述AlGaN/GaN异质结构包括沿设定方向依次形成于衬底上的缓冲层、高阻GaN层、无掺杂GaN层、AlGaN层和GaN盖帽层，所述GaN盖帽层上原位外延生长有BAlN薄膜。

3.根据权利要求2所述的具有原位栅介质的AlGaN/GaN异质结器件，其特征在于：所述衬底包括厚度为300μm～1500μm的Si、SiC或蓝宝石衬底。

4.根据权利要求2所述的具有原位栅介质的AlGaN/GaN异质结器件，其特征在于，所述缓冲层包括AlN、AlGaN或AlN/AlGaN超晶格结构。

5.根据权利要求2所述的具有原位栅介质的AlGaN/GaN异质结器件，其特征在于，所述高阻GaN层的厚度为2～4μm。

6.根据权利要求2所述的具有原位栅介质的AlGaN/GaN异质结器件，其特征在于，所述无掺杂GaN层中的电子迁移率大于500。

7.根据权利要求2所述的具有原位栅介质的AlGaN/GaN异质结器件，其特征在于，所述AlGaN层的厚度为20～30nm，Al组分为20～30％。

8.根据权利要求2所述的具有原位栅介质的AlGaN/GaN异质结器件，其特征在于，所述GaN盖帽层的厚度为1～2nm。

9.根据权利要求1所述的具有原位栅介质的AlGaN/GaN异质结器件，其特征在于，所述硼源包括气相或高纯度固态含硼材料，所述气相含硼材料包括TMB、TEB、BCl₃或硼烷。

10.一种具有原位栅介质的AlGaN/GaN异质结器件的制造方法，包括在外延生长设备内于衬底上生长形成AlGaN/GaN异质结构的操作，其特征在于还包括：在AlGaN/GaN异质结构完毕后，直接将氮源与硼源以及铝源经载气输入所述外延生长设备中，从而在所述AlGaN/GaN异质结构上生长形成用作栅介质的BAlN薄膜，其中BAlN薄膜生长温度为800～1400℃，厚度为1～20nm，B原子摩尔比例为20～100％。

11.根据权利要求10所述具有原位栅介质的AlGaN/GaN异质结器件的制造方法，其特征在于包括如下步骤：

(1)将衬底置入外延生长设备，并在衬底上外延一层以上的缓冲层，再外延高阻GaN层和厚度为20～100nm的无掺杂GaN层；

(2)在所述无掺杂GaN层之上外延厚度25～30nm的AlGaN层和厚度1～2nm的GaN盖帽层；

(3)在所述GaN盖帽层上原位外延一层以上的BAlN薄膜；

(4)对步骤(3)所获器件表面上对应于源极、漏极、栅极的区域进行加工，继而制作所述AlGaN/GaN异质结器件的源极与漏极以及栅极，而后退火分别形成欧姆接触和肖特基接触。

12.根据权利要求11所述的具有原位栅介质的AlGaN/GaN异质结器件的制造方法，其特征在于：所述衬底包括厚度为300μm～1500μm的Si、SiC或蓝宝石衬底。