[发明专利]增强型GaN基MIS-HEMT器件及其制备方法

权利要求书

1.增强型GaN基MIS-HEMT器件，其特征在于，其包括，依次层叠于Si衬底上的GaN缓冲层、GaN沟道层、AlGaN薄势垒层、采用EBE生长掩模结合SAG方法获得的凹陷状AlGaN势垒层，所述AlGaN薄势垒层的Al组分不同于所述凹陷状AlGaN势垒层，所述AlGaN薄势垒层中Al元素的摩尔含量为20％，其厚度为5～8nm，所述凹陷状AlGaN势垒层中Al元素的摩尔含量为30％，其厚度为20～50nm；

第一介质层和第二介质层，依次层叠于所述凹陷状AlGaN势垒层的凹陷之间，所述第一介质层与所述AlGaN薄势垒层接触；

凹槽状第三介质层，层叠于所述凹陷状AlGaN势垒层和所述第二介质层表面，所述第一介质层、所述第二介质层以及所述第三介质层的介电常数依次增大，所述第一介质层和第二介质层的厚度为2～15nm，所述第三介质层的厚度为25～30nm，所述凹槽状第三介质层的槽深为30～55nm；

源极和漏极，分别位于所述凹陷状AlGaN势垒层表面的凹槽状第三介质层的两端，与所述凹陷状AlGaN势垒层接触；

凹槽状栅极，位于所述第三介质层上；

所述GaN沟道层和所述AlGaN薄势垒层形成异质结，其界面上形成二维电子气。

2.根据权利要求1的所述器件，其特征在于，所述AlGaN薄势垒层与所述GaN沟道层之间设置有一AlN间隔层，所述AlN间隔层的厚度为0.3～0.5nm。

3.增强型GaN基MIS-HEMT器件的制备方法，其特征在于，其包括以下步骤：

在Si衬底上依次外延GaN缓冲层、GaN沟道层以及AlGaN薄势垒层，其中所述AlGaN薄势垒层中Al元素的摩尔含量为20％，其厚度为5～8nm；

在所述AlGaN薄势垒层表面的预定栅极区域进行电子束蒸发法生长二氧化硅掩模构图；

在所述二氧化硅掩模构图后的预定栅极区域之外的所述AlGaN薄势垒层表面外延生长Al元素摩尔含量为30％的凹陷状AlGaN势垒层，其厚度为20～50nm；

去除预定栅极区域的二氧化硅掩模构图，暴露AlGaN薄势垒层，并进行器件隔离；

采用气相沉积法在暴露的AlGaN薄势垒层表面沉积厚度为2～15nm的第一介质层和第二介质层，所述第二介质层的介电常数大于第一介质层；

采用原子层沉积法沉积厚度为25～30nm的第三介质层，并刻蚀所述第三介质层上的预定栅极区域，形成深度为30～55nm的凹槽，所述第三介质层的介电常数大于所述第二介质层；

刻蚀所述第三介质层上的预定源/漏极区域，形成源/漏窗口，所述源/漏窗口位于所述凹陷状AlGaN势垒层表面；

采用电子束蒸发法沉积源/漏金属，退火后形成欧姆接触源/漏极；

刻蚀形成栅极窗口，采用电子束蒸发法沉积栅金属，形成凹槽状的金属绝缘体半导体栅极。

4.根据权利要求3的所述方法，其特征在于，所述原子层沉积法沉积第三介质层的步骤中，其沉积温度为300℃。

5.根据权利要求3或4的所述方法，其特征在于，所述AlGaN薄势垒层的生长步骤中，先外延生长厚度为0.3～0.5nm的AlN间隔层，然后在所述AlN间隔层上外延AlGaN薄势垒层。