[发明专利]一种GaN基增强型HEMT器件及其制备方法

权利要求书

1.一种GaN基增强型HEMT器件，其特征在于，包括衬底、缓冲层、GaN沟道层、AlGaN势垒层、P型AlGaN势垒层，AlGaN氧化层、钝化层、源漏金属层和栅金属层；所述缓冲层叠置在所述衬底之上；所述GaN沟道层叠置在所述缓冲层之上：所述AlGaN势垒层叠置在所述GaN沟道层之上；所述P型AlGaN势垒层叠置在所述AlGaN势垒层之上靠近一侧的位置；所述AlGaN氧化层叠置在所述AlGaN势垒层之上，且其一侧与所述P型AlGaN势垒层相接；所述源漏金属层叠置在所述AlGaN势垒层之上的两侧，且其靠近栅极一侧与所述AlGaN氧化层相接；所述钝化层叠置在所述AlGaN氧化层之上；所述栅金属层叠置在所述P型AlGaN势垒层上。

2.如权利要求1所述的一种GaN基增强型HEMT器件，其特征在于，所述P型AlGaN势垒层的掺杂元素为Mg，掺杂浓度在1×10¹⁸-1×10²⁰cm^-3之间；所述AlGaN氧化层和所述P型AlGaN势垒层中Al、Ga和Mg的原子比相同，AlGaN氧化层是所述P型AlGaN势垒层的材料层经过氧化形成。

3.如权利要求1所述的一种GaN基增强型HEMT器件，其特征在于，所述P型AlGaN势垒层中Al的组分为x，Ga的组分为1-x，x的取值范围为0≤x≤1；所述P型AlGaN势垒层中Al、Ga、N的原子比为x：(1-x)：1。

4.如权利要求1所述的一种GaN基增强型HEMT器件，其特征在于，所述P型AlGaN势垒层的厚度在1-100纳米之间，所述AlGaN氧化层为相同厚度的所述P型AlGaN势垒层的材料层经过氧化而成。

5.一种权利要求1所述GaN基增强型HEMT器件的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：在衬底上依次外延所述缓冲层、所述GaN沟道层、所述AlGaN势垒层、P型AlGaN单晶层一；

步骤2：去除源漏欧姆接触处的所述P型AlGaN单晶层一的材料层，形成P型AlGaN单晶层二，蒸发欧姆接触金属，形成所述源漏金属层；

步骤3：蒸发所述栅金属层；

步骤4：氧化所述源漏金属层和所述栅金属层之间的所述P型AlGaN单晶层二的材料层，形成所述AlGaN氧化层和所述P型AlGaN势垒层；

步骤5：沉积所述钝化层的材料层，并通过光刻、刻蚀或腐蚀的方式形成所述钝化层。

6.如权利要求5所述的GaN基增强型HEMT器件的制备方法，其特征在于，所述步骤1中，由于所述P型AlGaN单晶层一的存在，所述GaN沟道层与所述AlGaN势垒层界面处的二维电子气是耗尽状态。

7.如权利要求5所述的GaN基增强型HEMT器件的制备方法，其特征在于，所述步骤2中，采用高选择比的碱性溶液腐蚀掉源漏欧姆接触区的所述P型AlGaN单晶层一的材料层，以避免干法刻蚀工艺在源漏欧姆接触区域引起的离子损伤和工艺重复性问题。

8.如权利要求5所述的GaN基增强型HEMT器件的制备方法，其特征在于，所述步骤4中，以所述源漏金属层和所述栅金属层为掩蔽，利用臭氧、氧气或氧等离子体来氧化所述源漏金属层和所述栅金属层之间的所述P型AlGaN单晶层二的材料层，形成所述AlGaN氧化层。

9.如权利要求5所述的GaN基增强型HEMT器件的制备方法，其特征在于，所述步骤4中，直接氧化所述源漏金属层和所述栅金属层之间的所述P型AlGaN单晶层二的材料层，或者在氧化前在样品表面沉积一层介质层，用于氧化过程中控制氧化速率、减小表面损伤，氧化完成后将所述介质层去除或者保留。

10.如权利要求5所述的GaN基增强型HEMT器件的制备方法，其特征在于，所述步骤4中，所述源漏金属层和所述栅金属层之间的所述P型AlGaN单晶层二的材料层全部氧化，或者在与所述AlGaN势垒层界面处有少量残余，在所述AlGaN氧化层下方的所述GaN沟道层与所述AlGaN势垒层界面处形成高密度二维电子气。