[发明专利]具有极化匹配势垒层的增强型GaN HEMT及制备方法

权利要求书

1.一种具有极化匹配势垒层的增强型GaN HEMT的制备方法，其特征在于依次按照如下步骤进行：

a. 外延生长具有Al_0.2Ga_0.8N势垒层的GaN HEMT晶圆片，由下至上依次为衬底（1）、缓冲层（2）、GaN沟道层（3）及Al_0.2Ga_0.8N势垒层（4），所述Al_0.2Ga_0.8N势垒层（4）厚度为25 nm，是极化强度大于GaN沟道层（3）的极化不匹配势垒层（4-1）；

b. 在所述极化不匹配势垒层（4-1）上面利用PECVD方法沉积介质保护层SiO₂；

c. 在所述介质保护层上面涂布光刻胶，光刻显影后利用含氟气体CF₄、CHF₃、C₂F₄、C₂F₆、SF₆在RIE或ICP刻蚀设备中对后续极化匹配势垒层（4-2）区域的介质保护层SiO₂进行干法刻蚀，并利用不同材料刻蚀气体的不同，自然终止在极化不匹配势垒层（4-1），去胶后在所述介质保护层上形成具有极化匹配势垒层（4-2）区域的图形；

d. 以上述图形化的介质保护层作为掩膜，利用含氯气体Cl₂、BCl₃在RIE或ICP刻蚀设备中对所述极化匹配势垒层（4-2）区域的所述极化不匹配势垒层（4-1）进行干法刻蚀，并停留在GaN沟道层（3），即刻蚀深度与极化不匹配势垒层（4-1）深度一致；

e. 将上述刻蚀后的晶圆片置于MOCVD反应腔中，进行二次生长In_0.2Al_0.8N势垒层（4-2），其极化强度与GaN沟道层（3）匹配，厚度与所述极化不匹配势垒层（4-1）厚度相同；

f. 利用湿法腐蚀的方法，在BOE或HF酸溶液中剥离前序步骤中的介质保护层SiO₂及其上方的所述In_0.2Al_0.8N势垒层（4-2）；

g. 制备器件隔离区（5）、源电极（6）、漏电极（7）和栅电极（8），所述极化匹配势垒层（4-2）位于所述栅电极（8）正投影下方区域内，且所述极化匹配势垒层（4-2）区域小于或等于栅电极（8）正投影区域，极化强度大于GaN沟道层（3）的极化不匹配势垒层（4-1）和极化强度与GaN沟道层（3）匹配的极化匹配势垒层（4-2）拼成势垒层，即制成具有高阈值电压且阈值电压稳定、可承受高栅压、沟道导通电阻低的极化匹配势垒层的增强型GaN HEMT；所述增强型GaN HEMT的阈值电压为2 .5 V且栅电极可以承受8 V以上的高电压，漏极电流密度接近500mA/mm。

2.一种如权利要求1所述的制备方法制备的具有极化匹配势垒层的增强型GaN HEMT，由下至上依次为衬底（1）、缓冲层（2）、GaN沟道层（3）及Al_xIn_yGa_1-x-yN势垒层（4），所述Al_xIn_yGa_1-x-yN势垒层（4）边缘有隔离区（5），在隔离区（5）之内有源区的Al_xIn_yGa_1-x-yN势垒层（4）上有源电极（6）、漏电极（7）及栅电极（8），其特征在于：所述Al_xIn_yGa_1-x-yN势垒层（4）由极化强度大于GaN沟道层（3）的极化不匹配势垒层（4-1）和极化强度与GaN沟道层（3）匹配的极化匹配势垒层（4-2）拼成，所述极化匹配势垒层（4-2）位于栅电极（8）正投影下方区域内，所述极化不匹配势垒层（4-1）的材质为Al_0.2Ga_0.8N，所述极化匹配势垒层（4-2）的材质为In_0.2Al_0.8N。