[发明专利]GaN HEMT射频器件及其栅极自对准制备方法

权利要求书

1.GaNHEMT射频器件的栅极自对准制备方法，其特征是，包括如下步骤：

步骤1，准备基础材料；该基础材料从下到上依次为SiC衬底层、AlGaN背势垒层、GaN沟道层、AlN插入层和InAlN势垒层；

步骤2，有源区台面隔离；对基础材料进行接触式光刻，再采用感应耦合等离子体进行刻蚀实现基础材料的有源区台面隔离；

步骤3，临时栅脚制作；电子束直写光刻后，采用等离子体增强化学气相沉积法生长非晶硅充当临时栅脚；

步骤4，栅脚边墙制作；采用等离子体增强化学气相沉积法在临时栅脚的表面生长一层SiN_x，之后采用反应离子刻蚀，通过控制刻蚀时间去除临时栅脚顶部及源漏区域的SiN_x，仅留下临时栅脚两侧的SiN_x边墙部分；

步骤5，二次外延区域刻蚀；以临时栅脚及两侧的SiN_x边墙为掩膜，对源漏二次外延区域进行感应耦合等离子体刻蚀；

步骤6，n⁺GaN二次外延；采用金属有机物化学气相沉积法在刻蚀出的源漏二次外延区域二次外延生长GaN，并剥离SiN_x边墙；

步骤7，源漏极欧姆接触制作；接触式光刻后，采用电子束蒸发制作源漏金属电极；

步骤8，表面平坦化；表面淀积SiO₂后旋涂光刻胶，采用干法刻蚀，通过调整刻蚀气体浓度保证气体对光刻胶及临时栅极的刻蚀速度相同，实现表面平坦化；

步骤9，临时栅脚保形移除；采用湿法腐蚀去掉临时栅脚；

步骤10，T形栅制作；采用接触式光刻在临时栅脚上方制作栅帽轮廓，并通过电子束蒸发得到T形的栅极金属，该栅极金属与InAlN势垒层形成肖特基接触。

2.根据权利要求1所述的GaNHEMT射频器件的栅极自对准制备方法，其特征是，步骤7中，欧姆接触金属自上而下依次为Ti、Al、Ni和Au；步骤10中，栅极金属自上而下依次为Pt和Au。

3.根据权利要求1所述的GaNHEMT射频器件的栅极自对准制备方法，其特征是，步骤2中，感应耦合等离子体刻蚀采用Cl₂:CH₄:He:Ar混合气体；步骤4中，反应离子刻蚀采用SF₆：CHF₃：He混合气体；步骤5中，感应耦合等离子体刻蚀采用Cl₂：BCl₃混合气体；步骤8中，采用CF₄：O₂，CF₄混合气体来刻蚀SiO₂，采用O₂用来刻蚀光刻胶。

4.根据权利要求1所述的GaNHEMT射频器件的栅极自对准制备方法，其特征是，步骤9中，采用KOH溶液腐蚀临时栅脚。

5.根据权利要求1所述的GaNHEMT射频器件的栅极自对准制备方法，其特征是，步骤3中，临时栅脚生长的温度采用75℃的低温。

6.根据权利要求1所述的GaNHEMT射频器件的栅极自对准制备方法，其特征是，步骤6中，金属有机物化学气相沉积法生长GaN的具体过程是将三甲基镓TMGa和NH₃分别作为Ga源和N源，同时引入反应室，H₂为载气，反应温度800-1000℃。

7.基于根据权利要求1所述方法制备的GaNHEMT射频器件，其特征是，包括SiC衬底层、AlGaN背势垒层、GaN沟道层、AlN插入层、InAlN势垒层、n⁺GaN外延层、SiO₂绝缘层、源漏极和栅极组成；

AlGaN背势垒层叠置于SiC衬底层的上方；GaN沟道层、AlN插入层和InAlN势垒层自下而上依次叠置于AlGaN背势垒层的上方，并同时位于有源区中部；n⁺GaN外延层叠置于AlGaN背势垒层的上方，并位于有源区边缘欧姆接触的部分；源漏极位于n⁺GaN外延层的上方；SiO₂绝缘层覆于源漏极、n⁺GaN外延层和InAlN势垒层的上方；栅极呈T字形，栅极的横向部横置于SiO₂绝缘层的上部，栅极的纵向部贯穿SiO₂绝缘层，且下端与InAlN势垒层相接触。