一种制造介质/氮化物复合结构增强型场效应管的方法

摘要

本发明是一种制造介质/氮化物复合结构增强型场效应管的方法，其工艺为，在衬底上依次生长AlGaN缓冲层、GaN沟道层、AlN插入层、AlGaN势垒层和AlInN帽层；由AlInN/AlGaN/AlN复合前势垒和GaN/AlGaN背势垒构成强量子限制的高电子气密度外沟道阱。晶格匹配的厚AlInN帽层显著提高了外沟道电子气密度，AlInN帽层提供的高而宽的势垒强化了沟道阱的量子限制。既降低了外沟道的串联电阻，又减小了欧姆接触电阻。用干法挖槽工艺腐蚀完AlInN层和减薄AlGaN势垒层后用原子层淀积(ALD)工艺淀积设定厚度Si3N4介质层，强化内沟道阱的量子限制，确保大栅压变动下，电子波函数不渗透到势垒层引起异质结的能带畸变，提高了器件的开态电流。再用氟等离子体工艺在Si3N4介质层表面引入负空间电荷，提高势垒高度，耗尽内沟道阱中的电子气，使零栅压下内沟道夹断。实现理想的增强模工作。

主权项

一种制造介质/氮化物复合结构增强型场效应管的方法，其特征是该方法包括如下工艺步骤：一、在衬底上依次生长AlGaN缓冲层，GaN沟道层、AlN插入层、AlGaN势垒层和AlInN帽层；二、在AlGaN缓冲层上生长GaN沟道层，构成背势垒来改善沟道夹断特性，使场效应管阈值电压正移；三、在薄AlGaN势垒层上生长和GaN晶格匹配的AlInN层，利用AlInN/AlGaN异质界面上的极化电荷来增加下面GaN沟道层中的电子气密度。利用该异质界面上的能带带阶来建立高势垒，防止沟道层中的电子波函数渗透到势垒层，强化电子二维特性，提高电子迁移率；构筑成外沟道阱，提高沟道阱中的电子气密度和迁移率，降低外沟道串联电阻和欧姆接触电阻；四、用干法工艺腐蚀完AlInN帽层6和减薄AlGaN势垒层后用原子层淀积(ALD)工艺直接在减薄的AlGaN势垒层上淀积Si3N4介质层用Si3N4/AlGaN异质结来形成高势垒，构筑内沟道的沟道阱；五、用氟等离子体工艺在Si3N4层中引入高密度负电荷，用强负电荷来耗尽内沟道阱中的二维电子气，使内沟道在零栅压下夹断，在正栅压下打开，实现增强模工作，优化设计氟等离子体工艺处理的Si3N4/AlGaN组合势垒，防止大正栅压下的沟道能带畸变，增大沟道电流。