GaN基超薄势垒增强/耗尽模式反相器、环振及其制作方法

摘要

本发明提供一种GaN基超薄势垒增强/耗尽模式反相器、环振及其制作方法，利用表面SiN有效降低超薄势垒异质结的沟道方块电阻，通过调节栅下SiN厚度可分别实现增强型器件及耗尽型器件，将增强型器件栅下SiN刻蚀掉，器件栅下沟道电子浓度很低，器件可呈现出正阈值电压的增强型特性，耗尽型器件栅下保留SiN，器件栅下存在高浓度二维电子气，器件呈现出负阈值电压的耗尽型特性，将增强型器件和耗尽型器件集成可实现反相器，再将2n+1个相同的反相器级连，可实现环振。

主权项

一种制作GaN基超薄势垒增强/耗尽模式反相器的方法，其特征在于，该反相器包括依次设置于衬底上的成核层、缓冲层、插入层、势垒层以及帽层，帽层、势垒层、插入层以及部分缓冲层经刻蚀形成台面，台面将反相器隔离为两个器件区域，其中一个器件区域的异质结上设置有第一栅电极、第一源电极以及第一漏电极，第一源电极以及第一漏电极直接蒸发在帽层上，第一栅电极位于第一源电极与第一漏电极之间，第一源电极上、第一漏电极上、第一栅电极、第一源电极以及第一漏电极所在位置以外的帽层上及台面下的缓冲层上设置有表面SiN层，第一栅电极采用T型栅结构，T型栅结构的一部分在帽层上，另一部分在表面SiN层上，另一个器件区域的异质结上设置有第二栅电极、第二源电极以及第二漏电极，第二源电极以及第二漏电极直接蒸发在帽层上，第二栅电极位于第二源电极与第二漏电极之间，第二源电极上、第二漏电极上、第二源电极以及第二漏电极所在位置以外的帽层上及台面下的缓冲层上设置有表面SiN层，第二栅电极蒸发在表面SiN层上，两个器件区域的栅电极及表面SiN层上设置有保护SiN层，保护SiN层上设置有互联金属，互联金属和下层各电极对应相连；包括以下步骤：1)在衬底基片上生长AlN成核层；2)在AlN成核层上生长1‑3μm厚的GaN缓冲层；3)在GaN缓冲层上生长1.5nm厚的AlN插入层；4)在AlN插入层上生长3‑5nm厚的Al_0.3Ga_0.7N势垒层；5)在Al_0.3Ga_0.7N势垒层上生长2nm厚的GaN帽层；6)在GaN帽层上光刻源、漏区域窗口，并在该源、漏区域窗口上采用电子束蒸发工艺蒸发欧姆接触金属，形成耗尽型器件及增强型器件的源、漏电极；7)经过步骤6)以后，在GaN帽层上光刻台面区域，然后采用RIE工艺刻蚀台面，得到样片A；8)在样片A表面沉积2‑4nm的表面SiN层；9)在表面SiN层上光刻增强型器件的槽栅区域，然后采用RIE工艺刻蚀槽栅；10)在表面SiN层上同时光刻耗尽型器件及增强型器件的栅极区域，并采用电子束蒸发工艺蒸发栅极金属，得到样片B；11)在样片B上沉积200nm的保护SiN层，并在保护SiN层上光刻金属互联开孔区，再刻蚀金属互联开孔区；12)最后在保护SiN层上光刻互联金属区、蒸发互联金属。