[发明专利]高阈值电压氮化镓增强型晶体管结构及制备方法

权利要求书

1.高阈值电压氮化镓增强型晶体管结构，自下至上包括基板、GaN和AlGaN层和绝缘栅介质层，其特征在于，所述绝缘栅介质层包括绝缘隧道层、固定电荷层和绝缘帽层，固定电荷层设置于绝缘隧道层上方或嵌于绝缘隧道层上部，固定电荷层的上方设置有绝缘帽层，绝缘帽层上方为栅金属。

2.如权利要求1所述的具有高阈值电压氮化镓增强型晶体管结构，其特征在于，所述绝缘栅介质层的材料为Al₂O₃、SiO₂、HfO₂、HfTiO、ZrO₂或SiNO。

3.如权利要求1所述的高阈值电压氮化镓增强型晶体管结构的制备方法，其特征在于，包括下述步骤：

(1)、在蓝宝石衬底上制备AlGaN/GaN异质结材料，即晶圆，在晶圆表面沉积一层Al₂O₃薄膜，作为绝缘隧道层薄膜；

(2)、制备出源区和漏区的金属电极；

(3)、在晶圆表面旋涂光刻胶，并通过对准光刻方法定位出栅区的位置后，将晶圆放入反应离子刻蚀机内，用CF₄作为反应气体，对栅区进行F离子注入，形成固定电荷层薄膜；

(4)、在晶圆表面常温沉积10nm厚的Al₂O₃栅介质，作为绝缘帽层薄膜；

(5)、在晶圆表面沉积Ni/Au金属薄膜，Ni/Au金属薄膜的厚度分别为100nm和50nm，并通过剥离工艺形成栅金属电极，再在氮气氛下对整个晶圆进行退火处理。

4.如权利要求3所述的高阈值电压氮化镓增强型晶体管结构的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）为：在覆盖有Al₂O₃薄膜的AlGaN/GaN异质结材料表面旋涂光刻胶，通过光刻定位出源区和漏区的位置，再用1:100的HF溶液将源区和漏区位置的Al₂O₃薄膜刻蚀掉；采用电子束蒸发技术沉积Ti/Al/Ni/Au多层膜金属电极，Ti/Al/Ni/Au多层膜金属电极的厚度分别为20nm/100nm/30nm/50nm，采用剥离工艺制备出源区和漏区的金属电极，并在氮气氛中对金属电极进行快速退火处理，退火温度825℃，退火时间30s，以形成欧姆电极。

5.如权利要求3所述的高阈值电压氮化镓增强型晶体管结构的制备方法，其特征在于，所述步骤（3）~（5）为：

(3)、在晶圆表面旋涂光刻胶，并通过对准光刻方法定位出栅区的位置后，将晶圆放入反应离子刻蚀机内，用CF₄作为反应气体，对栅区进行F离子注入，形成固定电荷层，注入功率60W，工作气压20mTorr，注入时间300s；

(4)、将晶圆放入分子束外延中，通过常温沉积10nm厚的Al₂O₃栅介质，作为绝缘帽层薄膜；

(5)、采用电子束蒸发在晶圆表面沉积Ni/Au金属薄膜，Ni/Au金属薄膜的厚度分别为100nm/50nm，并通过剥离工艺形成栅金属电极，再在氮气氛下对整个晶圆进行退火处理，退火温度400℃，退火时间10min。