[发明专利]环栅增强型AlGaN/GaN功率HEMT器件及其制备方法

权利要求书

1.一种环栅增强型AlGaN/GaN功率HEMT器件的制备方法，其特征在于，包括：

S1：选取衬底基片，在所述衬底基片上依次生长AlN成核层、GaN缓冲层、NbN层、第一AlN介质层、GaN沟道层和AlGaN势垒层，所述GaN沟道层和所述AlGaN势垒层形成异质结；

S2：在所述AlGaN势垒层上制备源电极和漏电极；

S3：刻蚀所述源电极和所述漏电极之间的AlGaN势垒层、GaN沟道层和第一AlN介质层，形成若干沟道；

S4：在所述沟道的顶层和侧壁沉积第二AlN介质层，通过光刻与刻蚀工艺去除沟道间隔处的第二AlN介质层以及栅电极区域外的第二AlN介质层，所述第二AlN介质层和所述第一AlN介质层形成包覆所述异质结外周的环形介质层；

S5：去除沟道之间以及沟道下方的NbN层，形成底部悬空的AlGaN/GaN/AlN纳米沟道；

S6：淀积栅金属，形成包覆在所述环形介质层外周的环形的栅电极；

S7：在电极上制备金属互联。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述S3包括：

S31：采用电子束光刻机对源区部分和漏区部分以外的有源区进行光刻掩模；

S32：采用电感耦合等离子体刻蚀机在等离子体中进行深槽刻蚀，刻蚀所述源电极和所述漏电极之间的AlGaN势垒层、GaN沟道层和第一AlN介质层，形成若干所述沟道，深槽刻蚀的深度为40-160nm，所述沟道的宽度为50-300nm。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述S5包括：将器件放入电感耦合等离子体刻蚀机，通入XeF₂气体，将所述沟道之间以及沟道下方的NbN层刻蚀完全，将器件取出，形成底部悬空的AlGaN/GaN/AlN纳米沟道。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述S6包括：采用电子束蒸发台以0.1nm/s的蒸发速率进行栅金属的蒸发，栅金属依次选用Ni/Au，蒸发完成后进行金属剥离，形成包覆在所述环形介质层外周的环形的栅电极。

5.一种环栅增强型AlGaN/GaN功率HEMT器件，其特征在于，通过权利要求1-4任一项所述的环栅增强型AlGaN/GaN功率HEMT器件的制备方法制备得到，所述环栅增强型AlGaN/GaN功率HEMT器件包括：

衬底；

源区部分，设置在所述衬底上的一侧；

漏区部分，设置在所述衬底上的另一侧，且与所述源区部分相对设置；

若干纳米沟道，间隔设置在所述源区部分与所述漏区部分之间，且悬空设置在所述衬底的上方，所述纳米沟道包括自下而上依次层叠设置的第一介质层、GaN沟道层和AlGaN势垒层，所述GaN沟道层和所述AlGaN势垒层形成异质结；

源电极，设置在所述源区部分上；

漏电极，设置在所述漏区部分上；

第二介质层，设置在所述源电极和所述漏电极之间，覆盖所述纳米沟道垂直于所述衬底的两个侧面以及所述纳米沟道的顶面，所述第二介质层和所述第一介质层形成包覆所述异质结外周的环形介质层；

栅电极，包覆在所述环形介质层的外周。

6.根据权利要求5所述的环栅增强型AlGaN/GaN功率HEMT器件，其特征在于，所述源区部分和所述漏区部分均包括自下而上依次层叠设置的NbN层、所述第一介质层、所述GaN沟道层和所述AlGaN势垒层。

7.根据权利要求5所述的环栅增强型AlGaN/GaN功率HEMT器件，其特征在于，所述衬底包括自下而上依次层叠设置的衬底基片、AlN成核层和GaN缓冲层，其中，所述衬底基片为Si衬底、蓝宝石衬底或SiC衬底。

8.根据权利要求5所述的环栅增强型AlGaN/GaN功率HEMT器件，其特征在于，所述第一介质层和所述第二介质层的材料均为AlN材料，其厚度均为10-30nm。

9.根据权利要求6所述的环栅增强型AlGaN/GaN功率HEMT器件，其特征在于，所述GaN沟道层的厚度为20-100nm，所述AlGaN势垒层的厚度为10-30nm，其中，Al的组份为15％-35％，所述NbN层的厚度为20-100nm。