二次生长的一维电子气GaN基HEMT器件及制备方法

摘要

本发明公开了一种二次生长的一维电子气GaN基HEMT器件及制备方法，主要解决现有一维电子气器件高温高压特性、频率特性及功率特性较差的问题。该器件自下而上包括衬底、缓冲层、势垒层、钝化层和保护层；势垒层上的两端分别为源极和漏极，钝化层位于源极和漏极之间的势垒层上，该钝化层上开有栅槽，栅槽中设有栅极；缓冲层采用GaN，势垒层采用AlGaN；缓冲层上刻蚀有若干周期性排列的宽度为纳米量级的量子线凹槽和量子线凸台，在量子线凹槽和量子线凸台正下方异质结中形成一维电子气。本发明与Si基和GaAs基一维电子气器件相比，具有很好的高温高压特性、频率特性和功率特性，可制作超高速低功耗的一维电子气器件。

主权项

一种二次生长的一维电子气GaN基HEMT器件的制备方法，包括以下步骤：(1)在衬底上外延厚度为1～5μm的GaN半导体材料，作为缓冲层；(2)在缓冲层上涂电子光刻胶，采用电子束光刻出所需要的量子线图形，然后在缓冲层上刻蚀出若干相互隔开的宽度为纳米量级的量子线凹槽，得到若干宽度为纳米量级的量子线凸台，其中量子线凹槽的宽度均为10nm～100nm，量子线凸台的宽度均为10nm～100nm，且量子线凹槽与量子线凸台为周期性排列；(3)在刻蚀后的缓冲层上再生长厚度为10～50nm的AlGaN半导体材料，作为势垒层，其中AlGaN材料的Al组分为15％～30％；(4)在势垒层上第一次制作掩膜，进行源极和漏极光刻，并在势垒层的两端淀积金属，分别制作源极和漏极；(5)在势垒层上第二次制作掩膜，进行台面光刻和台面刻蚀，将二维电子气导电沟道完全刻断以实现对器件的隔离，其中台面刻蚀深度为100nm～300nm，台面间距为3～9μm；(6)在源极和漏极的上部以及势垒层上的其它区域淀积厚度为0.05～0.7μm的钝化层；(7)在钝化层上制作掩膜，刻蚀栅槽，并在栅槽中淀积金属，制作栅极；(8)在栅极和钝化层的上部淀积厚度为0.1～2.0μm的保护层；(9)在钝化层和保护层上进行互连开孔光刻及刻蚀，并蒸发互连金属。