[发明专利]一种GaN增强型MIS-HFET器件及其制备方法

权利要求书

1.一种GaN增强型MIS-HFET器件，包括栅极、源极、漏极、绝缘介质层和衬底（1），其特征在于，所述衬底上由下往上依次设有应力缓冲层（2）、第一GaN层（3）和选择生长层，所述选择生长层包括第二GaN层（7）和其上的异质层（8）；所述选择生长层中部具有贯通的凹槽沟道，在凹槽沟道底面覆盖有p型GaN层（6），所述p型GaN层（6）的厚度小于等于第二GaN层（7）的厚度；异质层（8）上表面的两侧位置覆盖有欧姆接触金属分别形成源极和漏极，绝缘介质层（10）覆盖于器件的上表面除源极和漏极位置外的区域，栅极覆盖于绝缘介质层上的凹槽沟道处。

2.根据权利要求1所述的GaN增强型MIS-HFET器件，其特征在于，所述异质层（8）为AlGaN、AlInN、AlInGaN、AlN材料中的一种或任意几种组合，所述异质层为非掺杂层或N型掺杂层；异质层（8）厚度范围是1～50nm。

3.根据权利要求1所述的GaN增强型MIS-HFET器件，其特征在于，所述第一GaN层（3）为高阻GaN层。

4.根据权利要求1所述的GaN增强型MIS-HFET器件，其特征在于，所述绝缘介质层（10）的材料为SiO₂、SiNx、Al₂O₃、AlN、HfO₂、MgO、Sc₂O₃、Ga₂O₃、AlHfOx、HfSiON中的任一种或任意几种的组合；绝缘介质层（11）厚度范围是1～50nm。

5.根据权利要求1所述的GaN增强型MIS-HFET器件，其特征在于，所述p型GaN层（6）的厚度范围是1~500nm，所述第二GaN层(7)的厚度范围是1~500nm。

6.根据权利要求1所述的GaN增强型MIS-HFET器件，其特征在于，所述形成源极和漏极的欧姆金属为Ti/Al/Ni/Au合金、Ti/Al/Ti/Au合金或Ti/Al/Mo/Au合金；所述形成栅极的欧姆金属为 Ni/Au合金、Pt/Al合金或Pd/Au合金。

7.根据权利要求1所述的GaN增强型MIS-HFET器件，其特征在于，所述衬底（1）为Si衬底、SiC衬底或蓝宝石衬底。

8.一种GaN增强型MIS-HFET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，依次生长应力缓冲层（2）、第一GaN层（3）和p型GaN层（6）；

步骤二、在p型GaN层（6）上，均匀生长一层介质层（4），刻蚀接入区的介质层，保留栅极区域的介质层作为掩膜层（5）；

步骤三、刻蚀接入区的p型GaN层，保留栅极区域的p型GaN层（6）；

步骤四、在接入区生长第二GaN层（7）和异质层（8），第二GaN层（7）的厚度大于等于p型GaN层（6）的厚度，由此形成了栅极区域的凹槽沟道；

步骤五、刻蚀掩膜层（5），显露出p型GaN层（6）的界面（9）；

步骤六、在异质层（8）上表面两侧的源漏区域蒸镀欧姆金属分别形成源极和漏极（10）；

步骤七、在器件的上表面除源极和漏极位置外均沉积绝缘介质，作为栅极的绝缘介质层（11）；

步骤八、在绝缘介质层（11）上凹槽沟道位置处蒸镀欧姆金属作为栅极（12）。

9.根据权利要求8所述的GaN增强型MIS-HFET器件的制备方法，其特征在于，所述步骤一中应力缓冲层（2）、高阻GaN层（3）和p型GaN层（6）的生长方法以及步骤四中第二GaN层（7）和异质层（8）的生长方法为金属有机化学气相沉积法或分子束外延法。

10.权利要求8所述的GaN增强型MIS-HFET器件的制备方法，其特征在于，所述步骤二中介质层以及步骤七中绝缘介质层的生长方法为物理气相沉积法、等离子体增强化学气相沉积法、原子层沉积法或磁控溅镀法。