[发明专利]利用InN保护层降低HEMT器件界面态的再生长方法及HEMT器件

说明书

本发明公开了一种利用InN保护层降低HEMT器件界面态的再生长方法，在生长完AlGaN/GaN HEMT结构后原位再外延一层InN保护层，当采用MOCVD再生长p‑GaN栅结构时在生长系统中先将InN保护层高温蒸发掉，再外延p‑GaN层，这种方法避免了AlGaN因暴露于空气中导致的C和O杂质污染，能有效降低p‑GaN/AlGaN的界面态密度。同时，该方法制备HEMT器件时因不需要刻蚀p‑GaN层，避免了传统方法在源漏区因不能精确控制p‑GaN层的刻蚀深度而导致的高源漏接触电阻或界面损伤。

技术领域

本发明涉及一种利用InN保护层降低HEMT器件界面态的再生长方法及HEMT器件，属于半导体器件技术领域。

背景技术

以III-V族氮化物为代表的半导体材料具有禁带宽度大、电子饱和速率高、临界击穿电场高、沟道电子浓度高等特点，能够制备出具有更低导通电阻、更高耐压、更大功率密度的高电子迁移率晶体管(HEMT)，可广泛应用于射频和电力电子等领域。常规的GaN基HEMT器件均为耗尽型，零偏时沟道处于导通状态，这样不仅会增加器件的关态损耗和驱动电路的复杂性，还会降低系统的安全性。因此，增强型器件实际应用中有更强烈的需求。实现GaN基HEMT增强型器件的方法有很多种，其中p-GaN栅结构HEMT器件【1】是目前的主流技术路线之一。在制备过程中，栅极区域以外的p-GaN通常通过干法刻蚀的方法去除，干法刻蚀的过程中，由于等离子对材料表面的轰击，会引入大量的表面态，造成严重的表面漏电，降低击穿电压；与此同时，刻蚀的深度也很难控制，欠刻会导致大的源漏接触电阻，降低器件的输出电流；如果过刻，则会在AlGaN势垒层表面引入大量界面态而降低器件可靠性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用InN保护层降低HEMT器件界面态的再生长方法，可有效降低p-GaN增强型HEMT器件的界面态。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种利用InN保护层降低HEMT器件界面态的再生长方法，其步骤包括：

(1)在GaN基HEMT器件的AlGaN/GaN基片表面生长一层InN保护层；

(2)在InN保护层上旋涂一层光刻胶，将图形转移到光刻胶上，然后以光刻胶作为掩膜，将栅以外的InN保护层去除；

(3)使用PECVD的方法在AlGaN/GaN基片表面沉积一层掩膜层，在其表面旋涂一层光刻胶，通过曝光、显影和烘烤，形成光刻图形，然后在此基础上，利用光刻胶作为掩膜，使用RIE刻蚀的方法将掩膜层图形化，使得掩膜层下的InN保护层暴露出来，然后去除光刻胶；

(4)将具有掩膜图形的基片升温以分解InN保护层，然后在原有InN保护层的位置生长p-GaN层；

(5)将生长完p-GaN层的基片放入HF中浸泡，去除掩膜层；

(6)继续处理基片，形成p-GaN增强型HEMT器件。

优选的，步骤(1)中在MOCVD系统中生长完GaN层、AlGaN层后，再原位生长10-20nm的InN保护层。

步骤(1)中在MOCVD系统中生长完GaN层、AlGaN层后，在AlGaN层上原位生长一层2～4nm厚度的GaN层，再原位生长10-20nm的InN保护层。

优选的，所述步骤(3)中掩膜层为Si₃N₄，厚度为100nm。

优选的，步骤(4)中将具有掩膜图形的基片放入MBE腔体中，温度升至700℃以上，至InN保护层完全分解。

优选的，步骤(5)中将生长完p-GaN层的基片放入浓度为40％的HF中浸泡30s，以去除Si₃N₄掩膜；