[发明专利]高击穿电压InAlN/AlGaN高电子迁移率晶体管及其制作方法

权利要求书

1.一种高击穿电压InAlN/AlGaN高电子迁移率晶体管，自下而上，包括衬底、AlN成核层、沟道层和AlN界面插入层，该插入层上设有势垒层和源漏区欧姆接触，势垒层上设有Al₂O₃帽层，帽层上设有栅电极，源漏区欧姆接触上设有源、漏电极，其特征在于：

沟道层，采用Al_yGa_1-yN材料，且其Al组分y在5～40％之间，材料厚度在500nm-1200nm之间；

势垒层，采用In_xAl_1-xN材料，且势垒层与沟道层晶格匹配，材料厚度在10～13nm之间，组分要求满足x＝y×(a_AlN-a_GaN)/(a_InN-a_AlN)+(a_GaN-a_AlN)/(a_InN-a_AlN)，其中，x为In_xAl_1-xN势垒层中的In组分含量，y为Al_yGa_1-yN沟道层中的Al组分含量。

2.如权利要求1所述的高击穿电压InAlN/AlGaN高电子迁移率晶体管，衬底采用蓝宝石或Si材料或SiC材料。

3.一种高击穿电压InAlN/AlGaN高电子迁移率晶体管的制作方法，包括如下步骤：

(1)在衬底基片上，利用金属有机物化学气相淀积方法生长AlN成核层；

(1a)在衬底基片上以610-630℃的低温生长厚度为20-40nm的低温AlN层；

(1b)在低温AlN层上以1050-1080℃的高温生长厚度为60-200nm的高温AlN层；

(2)用金属有机物化学气相淀积方法，在成核层上生长厚度为500nm～1200nm的Al_yGa_1-yN沟道层，其中Al组分y在5％-40％之间；

(3)用金属有机物化学气相淀积方法，在沟道层上生长厚度为0.8～1.4nm的AlN界面插入层；

(4)用金属有机物化学气相淀积方法，在界面插入层上生长厚度为10～13nm的In_xAl_1-xN势垒层；

(5)用原子层淀积方法，在势垒层上生长厚度为5～15nm的Al₂O₃帽层；

(6)采用电子束蒸发工艺，在帽层上淀积厚度为0.01～0.05μm/0.1～0.5μm的Ni/Au金属组合，形成栅电极；

(7)在栅电极两侧对In_xAl_1-xN势垒层进行干法刻蚀处理，形成源漏欧姆接触区域；

(8)用金属有机物化学气相淀积方法在源漏欧姆接触区域生长n型重掺杂的GaN层：

(8a)在源漏欧姆接触区域以700-740℃的低温生长厚度为2-5nm的低温GaN层；

(8b)在低温GaN层上以940-960℃的高温生长厚度为5-20nm的Si掺杂高温GaN层，其中Si的剂量为(0.1-1)x10²⁰cm^-3；

(9)采用电子束蒸发工艺，在源漏电极欧姆接触图形区先淀积厚度为0.01～0.05μm/0.06～0.15μm/0.03～0.08μm/0.03～0.05μm的金属Ti/Al/Ni/Au，再在830℃下退火，形成源漏电极，完成器件制作。

4.如权利要求3所述的高击穿电压InAlN/AlGaN高电子迁移率晶体管的制作方法，其中所述步骤(1)中用金属有机物化学气相淀积在衬底上生长AlN成核层，包含两步工艺：

在衬底上生长低温AlN层的工艺条件是：温度为610-630℃，压强为40Torr，氨气流量为1500sccm，铝源流量为4sccm，氢气流量为2500sccm；

在低温AlN层上生长高温AlN层的工艺条件是：温度为1050-1080℃，压强为40Torr，氨气流量为1500sccm，铝源流量为13sccm，氢气流量为2500sccm。