基于超级结的氮化镓HEMT器件及制备方法

摘要

本发明公开一种基于超级结的氮化镓HEMT器件及制备方法，其能够在低导通电阻的情况下提高器件击穿电压。所述基于超级结的氮化镓HEMT器件包括蓝宝石HEMT外延片、不掺杂AlN层、不掺杂GaN层、不掺杂AlGaN层、源极、栅极、漏极、栅漏极之间基于F离子处理技术形成的超级结区。所述方法采用干法ICP刻蚀出Mesa隔离结构，分别蒸发源漏极金属和栅极金属形成源、漏和栅极；采用基于F离子处理技术在栅极-漏极区域形成的超级结。本发明相对于常规的氮化镓HEMT器件具有导通电阻低、击穿电压高、开关反应速度快、功耗低和缓冲层漏电小的特点，可用于大功率电力电子开关、汽车电子、太阳能模块、电动车、雷达和制导等方面。

主权项

基于超级结的氮化镓HEMT器件的制备方法，其特征是包括如下步骤：1)清洗已激活Mg元素的蓝宝石衬底(1)；2)在步骤1)所得蓝宝石衬底上按顺序外延生长AlN层(2)、GaN层(3)和AlGaN层(4)，以形成外延片；3)清洗步骤2)所得外延片，并在该外延片上生长SiO₂(10)作为掩膜层，涂光刻胶(11)，曝光有源区图形，采用干法反应耦合等离子体刻蚀工艺，形成HEMT器件有源区；4)清洗步骤3)所得外延片，涂光刻胶(11)，曝光源极和漏极欧姆接触图形，蒸发欧姆接触金属，剥离金属形成金属源极(5)和金属漏极(6)，并在N₂气氛中退火形成源极和漏极欧姆接触；5)清洗步骤4)所得外延片，涂光刻胶(11)，曝光栅极图形，蒸发栅极金属，剥离金属形成金属栅极(7)；6)清洗步骤5)所得外延片，涂光刻胶(11)，曝光超级结图形，使用反应离子刻蚀设备进行F离子处理形成超级结区(8)；该超级结区(8)从AlGaN层(4)的上表面一直嵌入延伸至GaN层(3)的上部；7)去除步骤6)所得外延片的光刻胶(11)、并清洗外延片；8)在N₂气氛中，对步骤7)所得外延片进行快速退火修复晶格损伤,然后清洗外延片。