[发明专利]一种氮化镓增强型器件及其制备方法

权利要求书

1.一种氮化镓增强型器件，其特征在于：包括衬底、GaN缓冲层、AlGaN势垒层、过渡层、P-GaN栅、源极、漏极和栅极，其中，衬底、GaN缓冲层、AlGaN势垒层、过渡层和P-GaN栅为自下而上依次层叠，栅极设置在P-GaN栅上，源极和漏极形成于AlGaN势垒层上，过渡层位于源极和漏极之间，源极和漏极位于栅极的两侧，过渡层的Mg掺杂浓度小于P-GaN栅的Mg掺杂浓度；

过渡层具有第一区域和第二区域，被P-GaN栅覆盖的过渡层为第一区域，未被P-GaN栅覆盖的过渡层为第二区域，第一区域的空穴浓度大于第二区域的空穴浓度；

P-GaN栅具有第一P型层和第二P型层，第一P型层和第二P型层自下而上依次层叠，第一P型层的空穴浓度大于或等于第二P型层的空穴浓度。

2.根据权利要求1所述的一种氮化镓增强型器件，其特征在于：过渡层的厚度为1~15nm，Mg掺杂浓度为10¹⁷~10¹⁹cm^-3。

3.根据权利要求1所述的一种氮化镓增强型器件，其特征在于：过渡层具体为Mg掺杂浓度单一的P-AlGaN层；

或者，Mg掺杂浓度单一的P-GaN层；

或者，Mg掺杂浓度由上至下渐变降低的P-AlGaN层；

或者，Mg掺杂浓度由上至下渐变降低的P-GaN层；

或者，自下而上依次层叠的Mg掺杂浓度单一的P-AlGaN层和P-GaN层， P-GaN层的Mg掺杂浓度大于P-AlGaN层的Mg掺杂浓度；

或者，自下而上依次层叠的P-AlGaN层和P-GaN层，P-AlGaN层的Mg掺杂浓度由上至下渐变降低，P-GaN层的Mg掺杂浓度单一，P-GaN层的Mg掺杂浓度大于P-AlGaN层的Mg掺杂浓度。

4.根据权利要求3所述的一种氮化镓增强型器件，其特征在于：过渡层还包括i-GaN层，i-GaN层位于过渡层的最下层，与AlGaN势垒层表面接触。

5.根据权利要求4所述的一种氮化镓增强型器件，其特征在于：i-GaN层的厚度范围为1~2nm。

6.根据权利要求1所述的一种氮化镓增强型器件，其特征在于：还包括钝化层，钝化层覆盖于过渡层、P-GaN栅、源极、漏极和栅极上方且在源极、漏极、栅极对应的位置处开设有与外界进行电接触的窗口。

7.一种氮化镓增强型器件的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一，在衬底上利用外延生长方法依次形成GaN缓冲层、AlGaN势垒层、过渡层和P-GaN，同时，过渡层的Mg掺杂浓度小于P-GaN的Mg掺杂浓度；

步骤二，利用刻蚀工艺定义出栅极区域，去除非栅区域的P-GaN形成P-GaN栅，刻蚀停止在过渡层上，被P-GaN栅覆盖的过渡层为第一区域，未被P-GaN栅覆盖的过渡层为第二区域；

步骤三，利用处理或者扩散工艺，钝化P-GaN栅和未被P-GaN栅覆盖的过渡层，降低空穴浓度，使得第一区域中的空穴浓度大于第二区域中的空穴浓度；

步骤四，保护非栅区域，使用等离子处理，或以大于800℃的高温热恢复处理P-GaN栅表面，提升表面空穴浓度，恢复栅极区栅的P型特性，使得P-GaN栅具有第一P型层和第二P型层，第一P型层和第二P型层自下而上依次层叠，第一P型层的空穴浓度大于或等于第二P型层的空穴浓度；

步骤五，定义源极和漏极的掩模，蚀刻过渡层，通过蒸发或溅射方式沉积欧姆金属，剥离工艺形成源极和漏极，并通过退火工艺形成欧姆接触；

步骤六，沉积钝化层，定义栅极的掩模，通过蒸发或溅射方式沉积栅极金属，剥离工艺形成栅极，使得钝化层覆盖于过渡层、P-GaN栅、源极、漏极和栅极上方且在源极、漏极、栅极对应的位置处开设有与外界进行电接触的窗口。

8.根据权利要求7所述的一种氮化镓增强型器件的制备方法，其特征在于：在步骤三中，具体为利用含H原子的一种或多种气体，使用等离子体处理或气氛热扩散工艺。

9.根据权利要求7所述的一种氮化镓增强型器件的制备方法，其特征在于：过渡层的Mg掺杂浓度为10¹⁷~10¹⁹cm^-3。