[发明专利]氮化镓增强型器件及其制造方法

权利要求书

1.一种氮化镓增强型器件的制造方法，其特征在于，包括：

在衬底(1)的表面生长成核缓冲层(2)；

在所述成核缓冲层(2)远离所述衬底(1)的一侧生长氮化镓沟道层(3)；

在所述氮化镓沟道层(3)上生长超薄铝镓氮势垒层(4)；

在所述超薄铝镓氮势垒层(4)上生长氮化镓帽层；

通过刻蚀工艺去掉所述氮化镓帽层的第一部分、并在暴露的所述超薄铝镓氮势垒层(4)上使用金属有机化学气相沉积选择性地生长铝镓氮再次生长层(5)；

在未去除的所述氮化镓帽层的第二部分和所述铝镓氮再次生长层(5)上通过低压化学气相沉积含高比例硅基的氮化硅绝缘层(8)；

在所述氮化镓帽层的第一部分区域移除部分所述氮化硅绝缘层(8)，并通过电子束蒸发和快速热退火工艺分别制备漏极(6)和源极(7)；

在所述氮化镓帽层的第二部分区域的所述氮化硅绝缘层(8)上通过电子束蒸发制备栅极(9)。

2.根据权利要求1所述的氮化镓增强型器件的制造方法，其特征在于，还包括：

通过等离子体增强化学气相沉积在所述氮化镓帽层上沉积氧化硅掩模层，并使用稀释的HF湿法蚀刻溶液对再生区进行图形定义；

使用低损伤SF6+BCl3混合气体通过干刻蚀工艺去除所述氮化镓帽层的第一部分，在暴露的所述超薄铝镓氮势垒层(4)上使用金属有机化学气相沉积选择性地生长所述铝镓氮再次生长层(5)；

在完成选择性地生长的所述铝镓氮再次生长层(5)使用HF移除掉所述掩模层。

3.根据权利要求1所述的氮化镓增强型器件的制造方法，其特征在于，在沉积所述氮化硅绝缘层(8)时，SiH2Cl2的流量为150-200sccm，混合气体中SiH2Cl2与NH3流量比4-6，温度为800℃，压强为180m托。

4.根据权利要求1所述的氮化镓增强型器件的制造方法，其特征在于，所述超薄铝镓氮势垒层(4)和所述铝镓氮再次生长层(5)的结构式为Al_xGa_1-xN，其中0x1，所述超薄铝镓氮势垒层(4)的厚度为1-10nm，所述铝镓氮再次生长层(5)的厚度为10-30nm。

5.根据权利要求1所述的氮化镓增强型器件的制造方法，其特征在于，所述衬底(1)的材料包括绝缘或半绝缘的蓝宝石、硅、碳化硅、氮化镓和金刚石中的一者或多者，且所述衬底(1)的尺寸范围为2-8inch。

6.根据权利要求1所述的氮化镓增强型器件的制造方法，其特征在于，所述成核缓冲层(2)采用金属有机气相外延沉积使用碳参杂以及铁掺杂生长形成的半绝缘高质量的氮化镓薄膜层，薄膜厚度范围为100nm-10um，其中，所述成核缓冲层(2)包括有先生成的AlN成核层和再生成的GaN缓冲层。

7.根据权利要求1所述的氮化镓增强型器件的制造方法，其特征在于，所述氮化镓沟道层(3)采用金属有机气相外延沉积非故意掺杂生长形成的半绝缘高质量的氮化镓沟道薄膜层，薄膜厚度范围为50-500nm。

8.根据权利要求1所述的氮化镓增强型器件的制造方法，其特征在于，所述漏极(6)和所述源极(7)采用钛/铝/镍/金,在氮气环境下，经过15-600s的200℃-1000℃的升温退火工艺,并与所述铝镓氮再次生长层(5)形成欧姆接触。

9.根据权利要求1所述的氮化镓增强型器件的制造方法，其特征在于，所述栅极(9)为肖特基结构或者金属-绝缘层-半导体结构。

10.一种氮化镓增强型器件，其特征在于，基于如权利要求1-9任意一项所述的氮化镓增强型器件的制造方法，包括有衬底(1)、位于所述衬底(1)表面的成核缓冲层(2)、位于所述成核缓冲层(2)远离所述衬底(1)一侧的氮化镓沟道层(3)、位于所述沟道远离所述成核缓冲层(2)一侧的超薄铝镓氮势垒层(4)、位于所述超薄铝镓氮势垒层(4)远离所述氮化镓沟道层(3)一侧的铝镓氮再次生长层(5)、沉积在所述超薄铝镓氮势垒层(4)和所述铝镓氮再次生长层(5)上的氮化硅绝缘层(8)、位于所述氮化硅绝缘层(8)和所述超薄铝镓氮势垒层(4)之间的氮化镓帽层、与所述铝镓氮再次生长层(5)欧姆接触的源极(7)和漏极(6)、以及位于所述氮化硅绝缘层(8)远离所述氮化镓帽层一侧的栅极(9)。