[实用新型]一种氮化镓衬底上反相器和环形振荡器

说明书

一种氮化镓衬底上反相器和环形振荡器，包括：Si衬底；GaN缓冲层，形成于所述Si衬底上；GaN沟道层，形成于所述GaN缓冲层上；AlGaN势垒层，形成于所述GaN沟道层上；E‑mode器件和D‑mode器件，形成于所述AlGaN势垒层上，所述E‑mode器件和所述D‑mode器件的源极和漏极区域溅射Ti/Al/Ni/Au或Ti/Al/Ni/TiN或Ti/Al/W或Ti/Al/Ni/W的金属组合，所述D‑mode器件的有源区上覆盖耐高温掩膜；电荷隧穿层，形成于所述E‑mode器件和D‑mode器件上；电荷储存层，形成于所述电荷隧穿层上；电荷阻挡层，形成于所述电荷储存层上。本实用新型的氮化镓衬底上反相器和环形振荡器，运用电荷储存层实现E‑mode器件的方式，提出了一种在氮化镓衬底上用直接耦合场效应逻辑实现反相器和环形振荡电路的全新策略。

【技术领域】

本实用新型涉及电子电力技术领域，特别涉及一种氮化镓衬底上反相器和环形振荡器。

【背景技术】

GaN(氮化镓)基数字电路主要采用直接耦合场效应管逻辑(DCFL)来实现，在这其中高性能的E-mode(增强模式)GaN HEMT(高电子迁移率晶体管)器件的研发一直是技术痛点和难点。对于目前实现E-mode的方法，一般有F+离子注入，P-GaN帽层技术和栅挖槽三种技术。其中，由F+离子注入技术实现的E-mode器件，因其阈值把控难的缺点，使得基于此E-mode器件实现的DCFL反相器和环形振荡电路的可靠性大打折扣；由P-GaN帽层技术实现的E-mode器件，因其帽层生长工艺难度高且帽层较厚，使得DCFL反相器和环形振荡电路的高频特性成为问题；而由栅挖槽技术实现的E-mode器件，由于其对刻蚀深度的把控度要求极高，因此给商用大规模生产带来了困难。

【实用新型内容】

本实用新型的目的在于提供一种氮化镓衬底上反相器和环形振荡器，使得DCFL反相器和环形振荡电路的高频特性和可靠性得到提升。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现：

一种氮化镓衬底上反相器和环形振荡器，包括：

Si衬底；

GaN缓冲层，形成于所述Si衬底上；

GaN沟道层，形成于所述GaN缓冲层上；

AlGaN势垒层，形成于所述GaN沟道层上；

E-mode器件和D-mode器件，形成于所述AlGaN势垒层上，所述E-mode器件和所述D-mode器件的源极和漏极区域溅射Ti/Al/Ni/Au或Ti/Al/Ni/TiN或Ti/Al/W或Ti/Al/Ni/W的金属组合，所述D-mode器件的有源区上覆盖耐高温掩膜；

电荷隧穿层，形成于所述E-mode器件和D-mode器件上；

电荷储存层，形成于所述电荷隧穿层上；

电荷阻挡层，形成于所述电荷储存层上；

其中，去除所述E-mode器件的欧姆接触区上方的电荷隧穿层、电荷储存层和电荷阻挡层，去除所述D-mode器件的欧姆接触区上方的电荷隧穿层，分别定义所述E-mode器件和所述D-mode器件的栅极金属区域，并在栅极上溅射Ni/Au或Ni/TiN或Ni/W的金属组合，分别在所述E-mode器件和所述D-mode器件的表面生长若干层不导电电介质，使所述E-mode器件和所述D-mode器件间的电极绝缘，分别对所述E-mode和所述D-mode的栅极、源极和漏极区域进行不导电电介质的开孔，对所述E-mode和所述D-mode器件进行互联。

在其中一个实施例中，采用电子束蒸发蒸镀或金属溅射方法溅射漏极和源极金属，欧姆接触区域每种金属厚度为1nm-10um；溅射漏极和源极金属后进行热退火，退火温度为100°-1030°。