[发明专利]层结构复合材料及其制备方法在审

申请号：	201811539841.4	申请日：	2018-12-17
公开（公告）号：	CN109637924A	公开（公告）日：	2019-04-16
发明（设计）人：	刘新科;胡聪;王佳乐;敖金平	申请（专利权）人：	深圳大学
主分类号：	H01L21/02	分类号：	H01L21/02;H01L29/778;H01L21/335;H01L29/423;H01L21/28
代理公司：	深圳市恒申知识产权事务所(普通合伙) 44312	代理人：	袁文英
地址：	518060 广东***	国省代码：	广东;44
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摘要：
搜索关键词：	衬底制备氧化铝介质原子层沉积惰性气体结构复合材料氮化镓表面原生氧化物表面化学材料性能功能缺陷界面处理清洗处理三甲基铝复合材料层结构金属膜抛光铝源氧源种层沉积
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【说明书】：

本发明提供了一种层结构复合材料及其制备方法，由于采用表面化学的方式进行了界面处理，提升了材料性能的同时避免了杂质引起的功能缺陷，具体的制备方法为：将抛光后的GaN衬底进行清洗处理；用酸清除氮化镓表面的原生氧化物；在原子层沉积仪中，以惰性气体为载气体，衬底温度为250‑350℃，用三甲基铝处理衬底其中一个表面；在原子层沉积仪中以惰性气体为载气体，利用铝源和氧源，衬底温度为250‑350℃，沉积氧化铝介质层；在氧化铝介质层镀上金属膜。

技术领域

本发明属于复合材料领域，具体涉及一种层结构复合材料。

背景技术

GaN基宽禁带材料具有大的击穿电场，高的电子饱和速率，宽禁带抗辐射能力强及良好的化学稳定性等优异特征，基于氮化物异质结构极化效应和能带阶跃产生二维电子气(2DEG)具有很高的迁移率和极高的载流子浓度(比AlGaAs/GaAs异质结构高一个量级)，基于此制备的金属-氧化物-半导体场效应晶体管(金属-氧化物-半导体高迁移率晶体管，MOSHEMT)更适合高频大功率的应用，被誉为当前最理想的微波功率器件，有望在航空航天、大气探测、自动控制、雷达通信、汽车电子等领域内发挥重大作用。

而在以氧化铝为栅极介质层的氮化镓基MOSHEMT的MOS结构制备过程中，一般的预处理工艺并不能有效去除在沉积氧化铝介质层时再生的原生氧化层，如氧化镓等。这将导致在氮化镓和氧化铝介质层之间形成高的界面态密度，而这些高密度的界面陷阱会使得器件的电流出现滞后以及阈值电压的不稳定，从而使得器件出现高的开关损耗和不稳定问题。

因此找到新的制备工艺，彻底去除原生氧化物，避免界面陷阱和高的界面态密度形成。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种层结构复合材料，以解决目前的层复合结构由于原生氧化物去除不彻底导致的界面陷阱和界面密度高的技术问题。

本发明另一目的为提供一种复合材料的制备方法，以解决目前的制备方法无法彻底除去原生氧化层或容易引入别的杂质的技术问题。

为了实现本发明的目的本发明一方面提供了一种层结构复合材料，所述层结构包括氮化镓衬底，还包括氧化铝层和金属层，沿所述氮化镓衬底至金属层的方向，所述氮化镓衬底、氧化铝层和金属层依次层叠结合。

优选地，所述氮化镓层厚度为200-350μm；

优选地，所述氧化铝层厚度为15-30nm；

优选地，所述金属层厚度为50-300nm。

优选地，所述金属层包括Ti和Ai中的任一种或两种复合。

本发明另一方面提供了一种制备层结构复合材料的方法，包括如下步骤：

用酸清除氮化镓表面的原生氧化物；

在原子层沉积仪中，以惰性气体为载气体，衬底温度为250-350℃，用三甲基铝处理氮化镓衬底其中一个表面；