[发明专利]GaN基增强型MOS-HEMT器件及其制备方法

权利要求书

1.一种GaN基增强型MOS-HEMT器件，其特征在于：从下至上依次包括：Si衬底(1)、GaN层(2)、AlGaN层(3)、以及位于整个器件表面的钝化层(6)，源极金属化接触(4)与漏极金属化接触(5)分别位于器件左右两侧的AlGaN层(3)的上表面，且源极金属化接触(4)与漏极金属化接触(5)的上方分别对钝化层(6)开孔形成源极欧姆接触孔(10)与漏极欧姆接触孔(11)，金属钽与AlGaN层反应生成的合金化合物(7)处于栅处AlGaN层(3)中，所述合金化合物(7)上侧覆盖有金属钽与氧气反应生成的氧化钽栅介质层(8)，所述氧化钽栅介质层(8)上侧为金属化栅极(9)，同时所述合金化合物(7)与氧化钽栅介质层(8)的横向尺寸也与金属化栅极(9)保持一致；所述金属钽与AlGaN层反应生成的合金化合物(7)是通过在氮气环境下高温退火使氧化钽栅介质层(8)下的AlGaN层(3)上表面的部分AlGaN与钽金属反应生成的，产生类似栅槽刻蚀的作用从而实现增强型HEMT，生成合金化合物(7)的反应结束后剩余的钽金属在氧气环境高温氧化生成氧化钽栅介质层(8)，形成氧化钽栅介质的MOS-HEMT。

2.权利要求1所述的GaN基增强型MOS-HEMT器件的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

1)在氮化镓基材料表面光刻出有源区图形，刻蚀出有源区，形成有源区和非有源区隔离；

2)在有源区光刻出源、漏欧姆接触图形，并淀积欧姆金属，通过剥离、退火，形成欧姆接触电极；

3)在氮化镓基材料表面淀积钝化层；

4)在钝化层上光刻出合金栅区域图形，并刻蚀钝化层形成合金栅区域窗口；

5)涂覆光刻胶并光刻出钽金属图形窗口，或者采用步骤4中已有合金栅区域图形的光刻胶作为剥离钽金属的有图形光刻胶，采用磁控溅射方式淀积钽金属，并通过剥离形成栅处钽金属；

6)对所述栅区域钽金属在高温条件下进行合金反应以及热氧化反应；

7)光刻出栅区域图形，淀积栅金属，并通过剥离形成栅电极；

8)在钝化层上光刻出源、漏欧姆接触图形，刻蚀去除源、漏接触孔处钝化层，并去除光刻胶。

3.根据权利要求2所述的GaN基增强型MOS-HEMT器件的制备方法，其特征在于：步骤1)所述氮化镓基材料为AlGaN/GaN异质结材料；使用的光刻胶为AZ5214材料，光刻曝光方式为接触式曝光，刻蚀为ICP干法刻蚀法，刻蚀深度在250nm左右，具体深度根据氮化镓基材料各层的厚度进行调整。

4.根据权利要求2所述的GaN基增强型MOS-HEMT器件的制备方法，其特征在于：步骤2)制备所述源、漏欧姆接触时淀积金属为钛/铝/镍/金四层金属，淀积欧姆接触的方式为磁控溅射法或电子束蒸发法，快速退火温度在800℃到900℃，时间在30秒到40秒。

5.根据权利要求2所述的GaN基增强型MOS-HEMT器件的制备方法，其特征在于：步骤3)在材料表面淀积钝化层的方法为等离子体增强化学气相沉积、或电感耦合等离子体化学气相淀积；所述钝化层为SiO₂或Si₃N₄，厚度为10nm-200nm。

6.根据权利要求2所述的GaN基增强型MOS-HEMT器件的制备方法，其特征在于：步骤4)光刻所用光刻胶为AZ5214材料，光刻曝光方式为接触式曝光，刻蚀钝化层的方法为RIE干法刻蚀。

7.根据权利要求2所述的GaN基增强型MOS-HEMT器件的制备方法，其特征在于：步骤5)光刻所用光刻胶为AZ5214材料，光刻曝光方式为接触式曝光，淀积钽金属用的方式为磁控溅射法，所在的溅射腔体为氩气保护，氩气流量为20sccm,真空度为3mTorr。