[发明专利]一种GaN基增强型MIS-HEMT器件及其制备方法

权利要求书

1.一种GaN基增强型MIS-HEMT器件，其特征在于，包括从下至上依次层叠设置的衬底（11）、成核层（12）、应力调控层（13）、GaN沟道层（14）、插入层（15）、Al_xGa_1-XN势垒层（16）以及帽层（17），所述应力调控层（13）是由AlN/AlGaN/SiN_X/GaN循环生长组成，具体包括AlN晶核层（131）、AlGaN应力控制层（132）、网状结构SiNx薄层（133）及GaN填平层（134）；

先通过RIE刻蚀栅极区域SiNx钝化层（2），再通过ICP干法、高温热氧化后湿法两步法完全刻蚀掉Al_XGa_1-XN势垒层（16）形成凹栅槽，Al₂O₃栅介质层（3）分布在钝化层上、凹栅槽侧壁及底部，实现增强型MIS-HEMT；

源极（4）、漏极（5）位于T型栅极（6）两侧，源极（4）、漏极（5）与Al_XGa_1-XN势垒层（16）之间形成欧姆接触；

凹栅槽刻蚀通过两步法刻蚀直到将Al_XGa_1-XN势垒层（16）刻蚀完，具体方法为：先通过ICP干法刻蚀去除大部分Al_XGa_1-XN势垒层（16），再通过高温热氧化后TMAH湿法刻蚀去除余下的Al_XGa_1-XN势垒层（16）；

所述衬底（11）尺寸大小为2～6inch，材质为硅；

所述成核层（12）采用PECVD方法生长，温度在450～550℃，其总厚度在5～15nm，在N₂/Ar/O₂的混合气氛下以生长速度为1～10nm/S生长；

所述应力调控层（13）中，所述AlN子层（131）厚度在1～5nm，AlGaN子层（132）的厚度在2～10nm，网状结构SiN_X子层（133）厚度在0.5～2nm、GaN子层（134）的厚度为2～10nm，循环数为5～30；

所述GaN沟道层（14）的生长温度为1050～1150℃，厚度为1.0～2.5μm；

所述插入层（15）为AlN插入层，厚度为0.5～1.5nm，生长压力为50～100mbar，生长温度为1000～1200℃；

所述Al_XGa_1-XN势垒层（16）生长厚度为10～25nm，生长压力为50～100mbar，生长温度为900～1200℃，其中0x1；

所述帽层（17）为GaN帽层，该帽层生长厚度为1～3nm，生长压力为50～100mbar，生长温度为900～1200℃；

所述源极（4）、漏极（5）欧姆金属淀积采用电子束蒸发的方式淀积Ti/Al/Ni/Au四层欧姆金属，表面势垒层的刻蚀深度为5～15nm；

所述SiN_X钝化层（2）由PECVD生长，生长温度为100～350℃，厚度为50～300nm；

ICP干法刻蚀使用气体为Cl₂和BCl₃，Cl₂流量为10～100sccm，BCl₃流量为10～100sccm,刻蚀腔体压强为10～100mTorr，RF功率为10～100W，ICP功率为200～2000W；

高温热氧化后TMAH湿法刻蚀中，高温热氧化在退火炉氧气氛围中550～650℃下进行，TMAH采用5％～35％体积比的水溶液，腐蚀温度在40～120℃，氧化/腐蚀过程循环处理次数为1～10次。