[发明专利]一种基于极化效应的复合场板高性能AlGaN/GaNHEMT器件结构及制作方法

权利要求书

1.一种基于极化效应的复合场板高性能AlGaN/GaNHEMT器件结构，其特征在于，从下往上依次包括衬底、GaN缓冲层、AlN隔离层、GaN沟道层、AlGaN本征层和AlGaN掺杂层，所述AlGaN掺杂层上间隔设有源极、有机绝缘层和漏极，所述有机绝缘层上设有ITO栅电极，有机绝缘层与源极相邻的一侧也设有ITO，该有机绝缘层一侧的ITO与AlGaN掺杂层之间还设有一层栅介质；所述源极与有机绝缘层侧面的ITO之间设有钝化层，漏极与有机绝缘层之间也设有钝化层。

2.根据权利要求1所述的基于极化效应的复合场板高性能AlGaN/GaNHEMT器件结构，其特征在于，所述衬底材料为蓝宝石、碳化硅、GaN或MgO。

3.根据权利要求1所述的基于极化效应的复合场板高性能AlGaN/GaNHEMT器件结构，其特征在于，所述AlGaN掺杂层中Al的组分含量在0～1之间，Ga的组分含量与Al的组分含量之和为1。

4.根据权利要求1所述的基于极化效应的复合场板高性能AlGaN/GaNHEMT器件结构，其特征在于，所述有机绝缘层为PTFE层。

5.根据权利要求4所述的基于极化效应的复合场板高性能AlGaN/GaNHEMT器件结构，其特征在于，所述PTFE层的厚度为200～300nm。

6.根据权利要求1所述的基于极化效应的复合场板高性能AlGaN/GaNHEMT器件结构，其特征在于，所述钝化层中包括SiN、Al₂O₃、HfO₂和HfSiO中的一种或多种。

7.根据权利要求1所述的基于极化效应的复合场板高性能AlGaN/GaNHEMT器件结构，其特征在于，所述栅介质层中包括SiN、Al₂O₃、HfO₂和HfSiO中的一种或多种。

8.一种基于极化效应的复合场板高性能AlGaN/GaNHEMT器件结构的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)对外延生长的AlGaN/GaN材料进行有机清洗，用流动的去离子水清洗再放入HCl:H₂O＝1:1的溶液中腐蚀30～60s，最后用流动的去离子水清洗并用高纯氮气吹干；

(2)对清洗干净的AlGaN/GaN材料进行光刻和干法刻蚀，形成有源区台面；

(3)对制备好台面的AlGaN/GaN材料进行光刻，形成源漏区，放入电子束蒸发台中淀积欧姆接触金属Ti/Al/Ni/Au＝20/120/45/50nm，并进行剥离，最后在氮气环境中进行850℃，35s的快速热退火，形成欧姆接触；

(4)将制备好欧姆接触的器件放入原子层淀积设备中，工艺条件为：生长温度为300℃,压力为2000Pa，H₂O和TMAl的流量均为150sccm，淀积5～10nm厚的Al2O3介质；

(5)对完成淀积的器件进行光刻，形成Al₂O₃介质的腐蚀区，然后放入HF:H₂O＝1:10的溶液中30s，腐蚀掉窗口区的Al₂O₃；

(6)对器件进行光刻，形成有机绝缘介质PTFE淀积区域，然后放入氧等离子处理室中对AlGaN表面进行轻度氧化处理，然后放入电子束蒸发台中：反应室真空抽至4.0×10^-3帕，缓慢加电压使控制PTFE蒸发速率为0.5nm/s,淀积200～300nm厚的PTFE薄膜；

(7)将淀积好栅电极的器件放入丙酮溶液中浸泡30～60min，进行超声剥离；

(8)对完成PTFE剥离的器件进行光刻，形成栅极以及栅极场板区，放入电子束蒸发台中淀积200nm厚的ITO栅金属；

(9)将淀积好栅电极和栅场板的器件放入丙酮溶液中浸泡30～60min，进行超声剥离，形成栅电极以及栅极场板结构；

(10)将完成栅极制备的器件放入PECVD反应室淀积SiN钝化膜；

(11)将器件再次进行清洗、光刻显影，形成SiN薄膜的刻蚀区，并放入ICP干法刻蚀反应室中，将源极、漏极上面覆盖的SiN薄膜刻蚀掉；

(12)将器件进行清洗、光刻显影，并放入电子束蒸发台中淀积Ti/Au＝20/200nm的加厚电极，完成整体器件的制备。

9.根据权利要求8所述的基于极化效应的复合场板高性能AlGaN/GaNHEMT器件结构的制作方法，其特征在于，步骤(10)中PECVD反应室中的工艺条件为：SiH₄的流量为40sccm，NH₃的流量为10sccm，反应室压力为1～2Pa,射频功率为40W，淀积200nm～300nm厚的SiN钝化膜；

步骤(11)中ICP干法刻蚀反应室中的工艺条件为：上电极功率为200W，下电极功率为20W，反应室压力为1.5Pa，CF₄的流量为20sccm,氩气的流量为10sccm，刻蚀时间为10min。