[发明专利]一种硅基氮化镓增强型HEMT器件及其制备方法

权利要求书

1.一种硅基氮化镓增强型HEMT器件，其特征是，包括：硅衬底(1)、氮化镓外延层(2)、氮化镓沟道层(3)、铝镓氮势垒层(4)、氮化铝插入层(5)、漏极(6)、P型GaN盖帽层(7)、栅极(8)和源极(9)；

其中，所述硅衬底(1)、氮化镓外延层(2)、氮化镓沟道层(3)、铝镓氮势垒层(4)、氮化铝插入层(5)和P型GaN盖帽层(7)的位置关系为自下向上依次排列；

所述氮化镓沟道层(3)和铝镓氮势垒层(4)之间形成有二维电子气；

所述栅极(8)设置在P型GaN盖帽层(7)上表面，与P型GaN盖帽层(7)电性接触；

所述源极(9)和漏极(6)通过刻蚀工艺，穿过所述P型GaN盖帽层(7)沉积形成在氮化铝插入层(5)的上表面。

2.根据权利要求1所述的一种硅基氮化镓增强型HEMT器件，其特征是，所述氮化铝插入层(5)与铝镓氮势垒层(4)的刻蚀选择比，大于P型GaN盖帽层(7)的刻蚀选择比。

3.根据权利要求1所述的一种硅基氮化镓增强型HEMT器件，其特征是，所述氮化镓外延层(2)为N型重掺杂氮化镓层，掺杂的元素为磷；所述N型重掺杂氮化镓层的载流子浓度为1×10¹⁸～1×10¹⁹cm^-3，厚度为2.5～3.5μm；

所述氮化铝插入层(5)的组成材料包括AlN、Al_xGa_(1-x)N中的一种或两种的组合，其中，x＞30％；

所述氮化铝插入层(5)的厚度大于等于0.5纳米且小于等于3纳米；

所述P型GaN盖帽层(7)的组成材料为p型氮化镓，P型GaN盖帽层(7)的厚度大于等于50纳米且小于等于150纳米；

所述氮化镓沟道层(3)的组成材料为氮化镓，氮化镓沟道层(3)厚度大于等于50纳米且小于等于350纳米；

所述铝镓氮势垒层(4)的组成材料为Al_yGa_(1-y)N，铝镓氮势垒层(4)的厚度大于等于10纳米且小于等于30纳米，其中10％≤y≤30％。

4.权利要求1所述的硅基氮化镓增强型HEMT器件的制备方法，其特征在于，包括以下工艺步骤：

S1，在硅衬底层上依次形成氮化镓外延层、氮化镓沟道层、铝镓氮势垒层、氮化铝插入层和P型GaN盖帽层，其中所述氮化铝插入层与所述铝镓氮势垒层的刻蚀选择比，大于所述P型GaN盖帽层的刻蚀选择比；

S2，采用电感耦合等离子体对所述P型GaN盖帽层进行刻蚀，在所述氮化铝插入层上表面停止所述刻蚀，得到分别与源极和漏极相匹配的沉积槽；

S3，采用磁控溅射法在氮化铝插入层上的沉积槽内依次形成钛、铝、钛、金多层金属，然后采用剥离方法将在氮化铝插入层上欲形成欧姆电极区域外的金属剥离，在氮气气氛中，进行热退火处理，形成所述源极和漏极；

S4，采用反应性磁控溅射法在P型GaN盖帽层上形成氮化镍薄膜层，形成栅极。

5.根据权利要求4所述硅基氮化镓增强型HEMT器件的制备方法，其特征在于，所述步骤S2包括甩胶光刻、去胶、去氧化层、ICP台面刻蚀和抬离的工艺步骤，其中ICP台面刻蚀条件为：Cl₂流量10sccm，BCl₃流量25sccm，射频功率100W，ICP功率300W，炉内温度20℃。

6.根据权利要求4所述硅基氮化镓增强型HEMT器件的制备方法，其特征在于，所述步骤S3包括表面处理、甩胶光刻、去胶、去氧化层、N型欧姆接触淀积、抬离、清洗和快速热退火的工艺步骤，其中N型欧姆接触淀积条件为：电子束蒸发钛、铝、钛、金的厚度依次为300nm、800nm、300nm和1000nm，蒸发速率为

7.根据权利要求4所述硅基氮化镓增强型HEMT器件的制备方法，其特征在于，所述步骤S4中用的反应性磁控溅射法是在氩气气氛中冲入氮气进行的，形成NiN薄膜层的具体工艺步骤包括表面处理、甩胶光刻、去胶、去氧化层、肖特基电极淀积、抬离和清洗。