[发明专利]基于高K材料的品型栅AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管及制作方法

权利要求书

1.一种基于高K材料的品型栅AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管，由下至上依次包括衬底、AlN成核层、GaN缓冲层、AlN插入层、AlGaN势垒层、栅介质层和栅极，其特征在于：所述栅介质层由下至上依次包括介电常数不同的界面过渡层和高K介质层，所述界面过渡层包括介电常数不同的第一介质材料层和第二介质材料层，所述第一介质材料层与所述第二介质材料层横向连接，所述第一介质材料层一端连接有源极，所述第二介质材料层一端连接有漏极。

2.根据权利要求1所述的基于高K材料的品型栅AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管，其特征在于：所述的高K介质层由介电常数大于Al₂O₃介电常数的高K材料制成；该高K材料为HfO₂或La₂O₃或TiO₂或Ta₂O₅或者介电常数大于Al₂O₃的绝缘介质。

3.根据权利要求2所述的基于高K材料的品型栅AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管，其特征在于：所述的第一介质材料层由SiO₂、Si₃N₄、Al₂O₃、HfO₂和TiO₂中任一种物质制成；所述的第二介质材料层由SiO₂、Si₃N₄、Al₂O₃、HfO₂和TiO₂中任一种物质制成。

4.根据权利要求3所述的基于高K材料的品型栅AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管，其特征在于：所述高K介质层所用材料的介电常数大于所述第一介质材料层所用材料的介电常数，所述第一介质材料层所用材料的介电常数大于所述第二介质材料层所用材料的介电常数。

5.根据权利要求1中所述的基于高K材料的品型栅AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管，其特征在于：所述高K介质层的厚度大于所述界面过渡层的厚度；所述高K介质层的厚度为3nm-5nm；所述界面过渡层的厚度为2nm-3nm。

6.根据权利要求1所述的基于高K材料的品型栅AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管，其特征在于：所述衬底由蓝宝石或硅制成；所述栅极采用Ni/Au/Ni多层金属结构；所述源极和所述漏极均采用Ti/Al/Ni/Au多层金属结构。

7.一种基于高K材料的品型栅AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管的制作方法，其特征在于，所述制作方法包括如下步骤：

1)选用衬底并进行标准RCA清洗；

2)采用金属有机化合物气相沉积MOCVD技术在清洗后的衬底上依次生长AlN成核层、GaN缓冲层、AlN插入层、AlGaN势垒层，获得AlGaN/GaN异质结衬底；

3)采用原子层沉积ALD技术在AlGaN/GaN异质结衬底上沉积厚度一致且横向连接的第一介质材料层和第二介质材料层；

4)采用热型原子层沉积ALD技术在横向连接的第一介质材料层和第二介质材料层上沉积厚度大于第一介质层材料的高K介质层，形成品型栅介质层；

5)将形成品型栅介质层的AlGaN/GaN异质结衬底置于温度为750-800℃的氮气环境中，退火50-70s；

6)在品型栅介质层上，采用金属热蒸发技术淀积栅极；

7)将完成栅极淀积的AlGaN/GaN异质结衬底置于温度为550-650℃的氮气环境中，退火25-35s；

8)通过光刻与刻蚀工艺，在完成快速退火的AlGaN/GaN异质结衬底上，制作出源区和漏区；

9)采用金属热蒸发技术在源区和漏区上制作出漏极和源极，获得基于高K材料的品型栅AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管。