[发明专利]适用于低工作电压高效率应用的GaN HEMT器件及制备方法

权利要求书

1.一种适用于低工作电压高效率应用的GaN HEMT器件的制备方法，其特征在于，包括：

S1：在衬底上生长GaN基异质结；

S2：在所述GaN基异质结上生长n⁺GaN帽层；

S3：采用Cl基等离子体干法刻蚀工艺对所述n⁺GaN帽层进行图形化自终止刻蚀，形成源极区域图形化通孔和漏极区域图形化通孔；

S4：在所述源极区域图形化通孔和所述漏极区域图形化通孔淀积金属，形成源极欧姆接触和漏极欧姆接触；

S5：采用Cl基等离子体干法刻蚀工艺对栅极区域的所述n⁺GaN帽层进行自终止刻蚀，形成栅极凹槽；

S6：在所述栅极凹槽淀积金属形成栅极，其中，所述栅极与所述n⁺GaN帽层之间存在间距。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S1包括：使用MOCVD设备在所述衬底上自下而上依次层叠生长GaN缓冲层、AlN插入层和势垒层。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述GaN缓冲层的厚度为1-3μm，所述AlN插入层的厚度为1nm-1.5nm，所述势垒层为AlGaN、InAlN、InAlGaN、ScAlN或AlN中的一种，其厚度为3nm-15nm。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述S2中，所述n⁺GaN帽层的厚度为15nm-30nm，掺杂浓度为5×10¹⁸cm^-3-1×10²⁰cm^-3。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述S3中，自终止刻蚀气体为SF₆与BCl₃的混合气体，其中，SF₆与BCl₃的气体流量比例为1:3，SF₆的气体流量为5-15sccm，BCl₃流量为15-45sccm；

刻蚀工艺参数为：ICP上电极功率为90-110W，ICP下电极功率为8-15W，压力为2-8mTorr。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述S3中，通孔的尺寸为0.5×0.5μm²。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S4包括：采用电子束蒸发设备在所述源极区域图形化通孔和所述漏极区域图形化通孔，淀积Ti/Al/Ni/Au欧姆叠层金属，随后在N₂气氛中进行快速热退火，形成源极欧姆接触和漏极欧姆接触，其中，退火温度为850℃，退火时间为30s。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述S5中，自终止刻蚀气体为SF₆与BCl₃的混合气体，其中，SF₆与BCl₃的气体流量比例为1:3，SF₆的气体流量为5-15sccm，BCl₃流量为15-45sccm；

刻蚀工艺参数为：ICP上电极功率为160-240W，ICP下电极功率为24-36W，压力为2-8mTorr。

9.一种适用于低工作电压高效率应用的GaN HEMT器件，其特征在于，采用如权利要求1-8任一项所述的制备方法制备得到，所述GaN HEMT器件包括：

自下而上依次层叠设置的衬底层、GaN缓冲层、AlN插入层、势垒层和n⁺GaN帽层；

源极和漏极，设置在欧姆区域，且位于所述n⁺GaN帽层上，且所述源极和所述漏极分别与所述n⁺GaN帽层形成图形化欧姆接触结构；

栅极，设置在所述n⁺GaN帽层上，且其下端穿过所述n⁺GaN帽层与所述势垒层连接，位于所述n⁺GaN帽层内的所述栅极部分与所述n⁺GaN帽层之间存在间距。