[发明专利]具有双工作模式的氮化镓集成场效应晶体管及其制备方法

权利要求书

1.一种具有双工作模式的氮化镓集成场效应晶体管的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）采用金属有机化学气相沉积MOCVD在Si（111）衬底上依次外延生长AlN非成核层，非掺杂的AlGaN缓冲层，碳掺杂的高阻GaN层，非掺杂的GaN沟道层和AlGaN势垒层，获得高性能AlGaN/GaN异质结外延片；

（2）在步骤（1） 获得的晶圆表面，采用等离子增强化学气相沉积PECVD生长SiO₂薄膜作为选区外延的掩模层；

（3）在步骤（2）获得的晶圆表面，通过紫外光刻暴露出选区生长的区域，然后采用BOE溶液对暴露区域进行湿法腐蚀，去除SiO₂掩模层，暴露出AlGaN/GaN外延片；

（4）对步骤（3）获得的晶圆，采用Ar/BCl₃感应耦合等离子ICP 刻蚀AlGaN/GaN外延片，在选区生长区域形成刻蚀凹槽，暴露出AlGaN/GaN异质结侧壁，然后将所得晶圆在丙酮、异丙醇和去离子水中依次超声清洗去除光刻胶；

（5）在步骤（4）获得的晶圆表面，再次采用MOCVD生长p-GaN，先采用NH₃气流原位清洗晶圆表面，待温度上升到生长温度开始生长，生长结束后对晶圆进行原位退火，然后降温取出晶圆；

（6）将步骤（5）获得的晶圆置于BOE溶液中浸泡，去除所有SiO₂掩模层；

（7）在步骤（6）获得的晶圆表面，通过光刻和ICP刻蚀工艺对GaN集成器件进行隔离，隔离刻蚀至高阻GaN层；

（8）在步骤（7）获得的晶圆表面，通过光刻和电子束蒸发工艺，在器件区域的AlGaN/GaN表面制备n型欧姆接触电极；

（9）在步骤（8）获得的晶圆表面，通过光刻和电子束蒸发工艺，在器件区域的p-GaN表面制备p型欧姆接触电极；

（10）在步骤（9）获得的晶圆表面，采用原子层沉积ALD制备氧化铝Al₂O₃薄膜栅氧层，同时作为集成器件的钝化层；

（11）在步骤（10）获得的晶圆表面，采用光刻、BOE湿法腐蚀的方法对欧姆接触电极区域开孔，然后采用电子束蒸发同时制备栅电极、p电极Pad和n电极Pad，沉积的栅电极完全处于AlGaN/GaN异质结之上，其靠近p-GaN的一侧与ICP刻蚀侧壁重合。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，AlN非成核层的厚度为100-200 nm，非掺杂的AlGaN缓冲层的厚度为1-2 μm，碳掺杂的高阻GaN层的厚度为1-2μm，非掺杂的GaN沟道层的厚度为150-250 nm，AlGaN势垒层的厚度为20-30 nm。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，生长的SiO₂掩模层的厚度为100~500 nm。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（3）中，BOE溶液湿法腐蚀的时间为30~150 s；步骤（4）中，ICP刻蚀的深度为100-200 nm；步骤（5）中，MOCVD生长的p-GaN厚度比步骤（4）的刻蚀深度厚10~20nm。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（8）中，n电极结构为Ti/Al/Ni/Au，其中Ti的厚度为10-30 nm，Al的厚度为60-180 nm，Ni的厚度为30-80 nm，Au的厚度为50-100nm；退火温度为800~900℃，时间为30-60 s。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（9）中，p电极结构为Ni/Au，其中Ni的厚度为10-30 nm，Au的厚度为50-100nm；退火温度为450-650 ℃，时间为3-5 min。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（10）中，ALD生长的Al₂O₃厚度为20-30 nm。