[发明专利]一种利用新型势垒层提高GaN增强型沟道迁移率的器件结构及实现方法

权利要求书

1.一种利用新型势垒层提高GaN增强型沟道迁移率的器件结构及实现方法，其特征在于：所述结构包括：衬底、GaN或AlN缓冲层、本征GaN沟道层、本征AlGaN插入层、本征GaN插入层、本征AlN插入层、本征AlGaN势垒层、掩膜介质层、绝缘绝缘栅介质层和栅金属；所述AlN/GaN组位于两层AlGaN之间；在衬底上外延生长AlGaN/GaN/AlN/AlGaN/GaN异质结材料，在晶元表面定义栅极区域，栅极区域下方AlGaN/AlN层被刻蚀掉，并在该结构上形成源极和漏极以形成GaN增强型器件。

2.根据权利要求1所述的利用新型势垒层提高GaN增强型沟道迁移率的器件结构及实现方法，其特征在于：其中的衬底材料为Si、SiC、蓝宝石。

3.根据权利要求1所述的利用新型势垒层提高GaN增强型沟道迁移率的器件结构及实现方法，其特征在于：AlGaN插入层的厚度在1和5nm之间。

4.根据权利要求1所述的利用新型势垒层提高GaN增强型沟道迁移率的器件结构及实现方法，其特征在于：GaN插入层的厚度在1和3nm之间。

5.根据权利要求1所述的利用新型势垒层提高GaN增强型沟道迁移率的器件结构及实现方法，其特征在于：AlN插入层的厚度在1和3nm之间。

6.根据权利要求1所述的利用新型势垒层提高GaN增强型沟道迁移率的器件结构及实现方法，其特征在于：掩膜介质层的材料可以为：SiO₂、Al₂O₃、HfO₂、MgO。。

7.根据权利要求1所述的利用新型势垒层提高GaN增强型沟道迁移率的器件结构及实现方法，其特征在于：绝缘栅介质层的材料为以下材料中的任意一种：Si₃N₄、Al₂O₃、AlN、HfO₂、SiO₂、HfTiO、Sc₂O₃、Ga₂O₃、MgO、SiNO。

8.根据权利要求1所述的利用新型势垒层提高GaN增强型沟道迁移率的器件结构及实现方法，其特征在于：源极和漏极材料为：钛、铝、镍、金、铂、铱、钼、钽、铌、钴、锆、钨等中的一种或多种的合金。

9.根据权利要求1所述的利用新型势垒层提高GaN增强型沟道迁移率的器件结构及实现方法，其特征在于：栅极金属为以下导电材料的一种或多种的组合：铂、铱、镍、金、钼、钯、硒、铍、TiN、多晶硅、ITO。

10.根据权利要求1所述的利用新型势垒层提高GaN增强型沟道迁移率的器件结构及实现方法，其特征在于：栅极区域下面的掩膜介质层可以通过ICP或者RIE干法刻蚀实现。

11.根据权利要求1所述的利用新型势垒层提高GaN增强型沟道迁移率的器件结构及实现方法，其特征在于：栅极区域下的AlGaN/AlN层可以通过湿法腐蚀、以及干法刻蚀和湿法腐蚀结合的方法实现。

12.根据权利要求11所述的利用新型势垒层提高GaN增强型沟道迁移率的器件结构及实现方法，湿法腐蚀的方法可以为：先用氧等离子体、臭氧、双氧水或其他具有强氧化性的媒介氧化AlGaN/AlN，再用盐酸腐蚀掉氧化物。

13.根据权利要求11所述的利用新型势垒层提高GaN增强型沟道迁移率的器件结构及实现方法，湿法腐蚀的方法可以为：先高温氧化AlGaN/AlN，再用热KOH溶液腐蚀掉氧化物。

14.根据权利要求11所述的利用新型势垒层提高GaN增强型沟道迁移率的器件结构及实现方法，干法刻蚀和湿法腐蚀结合的方法可以为：先用ICP刻蚀一部分AlGaN，再用湿法腐蚀去除残留的AlGaN/AlN。