[发明专利]基于高K材料的叠栅AlGaN/GaN高电子迁移率MOS器件

权利要求书

1.基于高K材料的叠栅AlGaN/GaN高电子迁移率MOS器件，自下而上包括：衬底(1)、AlN成核层(2)、GaN缓冲层(3)、AlGaN势垒层(4)、栅介质层(5)，源级(7)和漏级(8)分别位于AlGaN势垒层(4)的两端，栅极(6)位于栅介质层(5)的上部，其特征在于：

栅介质层(5)包括：Al₂O₃过渡层(501)和介电常数大于Al₂O₃介电常数的高K介质层(502),该高K介质层(502)位于Al₂O₃过渡层(501)的上部，用于提高栅控能力。

2.根据权利要求1所述的基于高K材料的叠栅AlGaN/GaN高电子迁移率MOS器件，其特征在于衬底(1)采用蓝宝石、碳化硅或其他外延衬底材料。

3.根据权利要求1所述的基于高K材料的叠栅AlGaN/GaN高电子迁移率MOS器件，其特征在于Al₂O₃过渡层(501)的厚度为2nm-3nm，高K介质层(502)的厚度为3nm-5nm。

4.根据权利要求1所述的基于高K材料的叠栅AlGaN/GaN高电子迁移率MOS器件，其特征在于AlN成核层(2)的厚度为0.5μm-1μm。

5.根据权利要求1所述的基于高K材料的叠栅AlGaN/GaN高电子迁移率MOS器件，其特征在于GaN缓冲层(3)的厚度为2μm-3μm。

6.根据权利要求1所述的基于高K材料的叠栅AlGaN/GaN高电子迁移率MOS器件，其特征在于AlGaN势垒层(4)的厚度为20nm-30nm。

7.一种基于高K材料的叠栅AlGaN/GaN高电子迁移率MOS器件的制作方法，包括如下步骤：

1)选用衬底并进行标准RCA清洗；

2)在清洗后的衬底上使用金属有机化合物气相淀积MOCVD技术外延厚度为0.5μm-1μm的AlN成核层；

3)使用金属有机化合物气相淀积MOCVD技术在AlN成核层上淀积厚度为2μm-3μm的GaN缓冲层；

4)使用金属有机化合物气相淀积MOCVD技术在GaN缓冲层上淀积厚度为20nm-30nm的AlGaN势垒层形成AlGaN/GaN异质结衬底；

5)使用原子层淀积ALD技术在AlGaN/GaN异质结衬底上淀积厚度为2nm的Al₂O₃过渡层；

6)使用原子层淀积ALD技术在Al₂O₃过渡层上淀积厚度为3nm-5nm的高K介质层，形成叠栅介质层；

7)将形成叠栅介质层的AlGaN/GaN异质结衬底置于温度为750-850℃的氮气环境中，退火50-70s；

8)在叠栅介质层上，采用金属热蒸发技术淀积栅电极；

9)将完成栅电极淀积的AlGaN/GaN异质结衬底置于温度为550-650℃的氮气环境中，退火25-35s；

10)通过光刻与刻蚀工艺，在完成快速退火的AlGaN/GaN异质结衬底上，制作出源区和漏区；

11)采用金属热蒸发技术在AlGaN/GaN高电子迁移率器件的源区和漏区上制作出漏级和源级，完成器件制作。

8.根据权利要求7所述的方法，其中步骤1所述的标准RCA清洗，按如下步骤进行：

首先，将衬底放在盐酸:双氧水:去离子水＝1:1:5的溶液中清洗，去除衬底片上的活泼金属、金属氧化物和氢氧化物等杂质；

然后，将其放在氢氟酸溶液内浸泡30秒，去除衬底上的自然氧化物；

最后，进行去离子水冲洗，并用氮气吹干。

9.根据权利要求7所述的方法，其中步骤2、3、4中的MOCVD技术，其工艺条件为：

三乙基镓、三甲基铝和高纯氨气分别作为镓源、铝源和氮源；

温度为1000℃-1100℃；

反应室压力为40托-80托。