一種基于偶極層的高壓AlGaN/GaNMISHEMT器件結(jié)構(gòu)及其制作方法技術(shù)領(lǐng)域本發(fā)明涉及微電子技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種基于偶極層的高壓AlGaN/GaNMISHEMT器件結(jié)構(gòu)及其制作方法。

背景技術(shù)：
近年來以SiC和GaN為代表的第三帶寬禁帶隙半導(dǎo)體以其禁帶寬度大、擊穿電場高、熱導(dǎo)率高、飽和電子速度大和異質(zhì)結(jié)界面二維電子氣濃度高等特性，使其受到廣泛關(guān)注。在理論上，利用這些材料制作的高電子遷移率晶體管HEMT、發(fā)光二極管LED、激光二極管LD等器件比現(xiàn)有器件具有明顯的優(yōu)越特性，因此近些年來國內(nèi)外研究者對(duì)其進(jìn)行了廣泛而深入的研究，并取得了令人矚目的研究成果。AlGaN/GaN異質(zhì)結(jié)高電子遷移率晶體管HEMT在高溫器件及大功率微波器件方面已顯示出了得天獨(dú)厚的優(yōu)勢，追求器件高頻率、高壓、高功率吸引了眾多的研究。近年來，制作更高頻率高壓AlGaN/GaNHEMT成為關(guān)注的又一研究熱點(diǎn)。由于AlGaN/GaN異質(zhì)結(jié)生長完成后，異質(zhì)結(jié)界面就存在大量二維電子氣2DEG，并且其遷移率很高。在提高AlGaN/GaN異質(zhì)結(jié)電子遷移率晶體管擊穿電壓方面，人們進(jìn)行了大量的研究，發(fā)現(xiàn)AlGaN/GaNHEMT器件的擊穿主要發(fā)生在柵靠漏端，因此要提高器件的擊穿電壓，必須使柵漏區(qū)域的電場重新分布，尤其是降低柵靠漏端的電場，為此，人們提出了采用場板結(jié)構(gòu)的方法；在提高AlGaN/GaN異質(zhì)結(jié)電子遷移率晶體管頻率特性方面，使用槽柵結(jié)構(gòu)，讓柵電極對(duì)2DEG有更好的控制效果。(1)場板結(jié)構(gòu)具體參見YujiAndo,AkioWakejima,Yasuhiro Okamoto等的NovelAlGaN/GaNdual-field-plateFETwithhighgain,increasedlinearityandstability,IEDM2005,pp.576-579,2005。在AlGaN/GaNHEMT器件中采用場板結(jié)構(gòu)，可以將器件的擊穿電壓大幅度的提高，并且能降低柵漏電容，提高了器件的線性度和穩(wěn)定性。(2)槽柵結(jié)構(gòu)具體參見W.B.Lanford,T.Tanaka,Y.Otoki等的Recessed-gateenhancement-modeGaNHEMTwithhighthresholdvoltage，ELECTRONICSLETTERS2005，Vol.41，No.7，2005。在AlGaN/GaNHEMT器件中采用槽柵結(jié)構(gòu)能夠有效的增加器件的頻率特性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明為了克服上述的不足，提供了一種基于偶極層的高壓AlGaN/GaNMISHEMT器件結(jié)構(gòu)及其制作方法。本發(fā)明的技術(shù)方案如下：基于偶極層的高壓AlGaN/GaNMISHEMT器件結(jié)構(gòu)，從下往上依次包括襯底、GaN緩沖層、AlN隔離層、GaN溝道層、AlGaN本征層、AlGaN摻雜層，所述AlGaN摻雜層上設(shè)有源極、鈍化層1、有機(jī)絕緣層PTFE和漏極，所述有機(jī)絕緣層PTFE和漏極之間設(shè)有鈍化層2，所述有機(jī)絕緣層PTFE上設(shè)有ITO柵電極，所述ITO柵電極與所述源極之間設(shè)有鈍化層1，所述ITO柵電極向源極方向延伸填充鈍化層1與有機(jī)絕緣層PTFE間的區(qū)域。所述襯底材料為藍(lán)寶石、碳化硅、GaN或MgO。所述AlGaN摻雜層中Al的組分含量在0～1之間，Ga的組分含量與Al的組分含量之和為1。所述有機(jī)絕緣層PTFE層的厚度為200～300nm。所述鈍化層1和2中包括Si3N4、Al2O3、HfO2和HfSiO中的一種或多種。上述基于有機(jī)聚合物極化效應(yīng)的高壓槽柵AlGaN/GaNHEMT器件通過以下方法制作：(1)對(duì)外延生長的AlGaN/GaN材料進(jìn)行有機(jī)清洗，用流動(dòng)的去離子水清洗并放入HCl:H2O＝1:1的溶液中進(jìn)行腐蝕30～60s，最后用流動(dòng)的去離子水清洗并用高純氮?dú)獯蹈桑?2)對(duì)清洗干凈的AlGaN/GaN材料進(jìn)行光刻和干法刻蝕，形成有源區(qū)臺(tái)面；(3)對(duì)制備好臺(tái)面的AlGaN/GaN材料進(jìn)行光刻，形成源漏區(qū)，放入電子束蒸發(fā)臺(tái)中淀積歐姆接觸金屬Ti/Al/Ni/Au＝20/120/45/50nm，并進(jìn)行剝離,最后在氮?dú)猸h(huán)境中進(jìn)行850℃35s的快速熱退火，形成歐姆接觸；(4)對(duì)完成合金的器件進(jìn)行光刻，形成有機(jī)絕緣介質(zhì)PTFE淀積區(qū)域，然后放入氧等離子處理室中對(duì)AlGaN表面進(jìn)行輕度氧化處理，然后放入電子束蒸發(fā)臺(tái)中：反應(yīng)室真空抽至4.0×10-3帕，緩慢加電壓使控制PTFE蒸發(fā)速率為0.1nm/s,淀積200～300nm厚的PTFE薄膜；(5)將淀積好PTFE介質(zhì)的器件放入丙酮溶液中浸泡30～60min，進(jìn)行超聲剝離；(6)對(duì)完成蒸發(fā)淀積的器件進(jìn)行光刻，形成柵極刻蝕區(qū)域，放入ICP干法刻蝕反應(yīng)室中，去除刻蝕殘留物；(7)對(duì)完成清洗的器件進(jìn)行光刻，形成柵區(qū)域以及柵場板區(qū)域；(8)完成光刻的器件放入電子束蒸發(fā)臺(tái)中淀積200nm厚的ITO柵和柵場板，將淀積好柵電極和柵場板的器件放入丙酮溶液中浸泡 30～60min，進(jìn)行超聲剝離，形成槽柵電極以及柵場板結(jié)構(gòu)；(9)將完成柵電極制備的器件放入PECVD反應(yīng)室淀積SiN鈍化膜；(10)將器件再次進(jìn)行清洗、光刻顯影，形成SiN薄膜的刻蝕區(qū)，并放入ICP干法刻蝕反應(yīng)室中，將源極、漏極上面覆蓋的SiN薄膜刻蝕掉；(11)將器件進(jìn)行清洗、光刻顯影，放入電子束蒸發(fā)臺(tái)中淀積Ti/Au＝20/200nm的加厚電極并進(jìn)行剝離，完成整體器件的制備。所述步驟(6)中ICP干法刻蝕反應(yīng)室中的工藝條件為：上電極功率為200W，下電極功率為20W，反應(yīng)室壓力為1.5Pa，Cl2的流量為10sccm,N2的流量為10sccm，將AlGaN摻雜層刻蝕掉5～10nm，然后將器件放入HCl:H2O＝1:1溶液中處理30s。所述步驟(9)中PECVD反應(yīng)室中的工藝條件為：SiH4的流量為40sccm，NH3的流量為10sccm，反應(yīng)室壓力為1～2Pa,射頻功率為40W，淀積200nm～300nm厚的SiN鈍化膜。所述步驟(10)中ICP干法刻蝕反應(yīng)室中的工藝條件為：上電極功率為200W，下電極功率為20W，反應(yīng)室壓力為1.5Pa，CF4的流量為20sccm,Ar氣的流量為10sccm，刻蝕時(shí)間為10min。本發(fā)明的有益效果是：(1)本發(fā)明采用PTFE和ITO所產(chǎn)生的偶極子層實(shí)現(xiàn)了對(duì)柵漏局部區(qū)域的2DEG濃度部分耗盡，改變了柵漏區(qū)域局部電場的分布，有利于提高擊穿電壓。(2)本發(fā)明利用了槽柵結(jié)構(gòu)，有利于柵極電壓對(duì)2DEG的控制，提高器件的頻率特性。(3)本發(fā)明同時(shí)利用了ITO作為柵場版，再次實(shí)現(xiàn)柵靠近漏端電場的調(diào)制，提高了AlGaN/GaNHEMT器件反偏時(shí)的擊穿電壓。附圖說明本發(fā)明將通過例子并參照附圖的方式說明，其中：圖1是本發(fā)明的示意圖；圖2是本發(fā)明的制作流程圖。具體實(shí)施方式現(xiàn)在結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。這些附圖均為簡化的示意圖，僅以示意方式說明本發(fā)明的基本結(jié)構(gòu)，因此其僅顯示與本發(fā)明有關(guān)的構(gòu)成。如圖1所示，本實(shí)施例提供了一種基于偶極層的高壓AlGaN/GaNMISHEMT器件結(jié)構(gòu)，從下往上依次包括襯底、GaN緩沖層、AlN隔離層、GaN溝道層、AlGaN本征層、AlGaN摻雜層，所述AlGaN摻雜層上設(shè)有源極、鈍化層1、有機(jī)絕緣層PTFE、鈍化層2和漏極，所述有機(jī)絕緣層PTFE和漏極之間設(shè)有鈍化層2，所述有機(jī)絕緣層PTFE上設(shè)有ITO柵電極，所述ITO柵電極與所述源極之間設(shè)有鈍化層1，所述ITO柵電極向源極方向延伸填充鈍化層1與有機(jī)絕緣層PTFE間的區(qū)域，其中，所述襯底材料為藍(lán)寶石、碳化硅、GaN或MgO，所述AlGaN摻雜層中Al的組分含量在0～1之間，Ga的組分含量與Al的組分含量之和為1，所述有機(jī)絕緣層PTFE層的厚度為200nm～300nm。本具體實(shí)施在柵靠漏邊緣附近淀積有機(jī)絕緣層PTFE，然后在PTFE結(jié)構(gòu)上淀積ITO電極，此時(shí)會(huì)在PTFE表面產(chǎn)生偶極子層：在PTFE與ITO一側(cè)會(huì)產(chǎn)生正離子，PTFE與AlGaN一側(cè)會(huì)產(chǎn)生負(fù)離子，從而 對(duì)下方的2DEG濃度產(chǎn)生了耗盡作用，導(dǎo)致了2DEG濃度的減小，增加了柵電極反偏狀態(tài)下溝道區(qū)域的耗盡長度，從而提高了耗盡型器件的擊穿電壓；同時(shí)采用槽柵結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)了柵極對(duì)溝道2DEG的調(diào)控作用，提高了器件的頻率性能。如圖2所示，本發(fā)明的制作步驟如下：(1)對(duì)外延生長的AlGaN/GaN材料進(jìn)行有機(jī)清洗，用流動(dòng)的去離子水清洗并放入HCl:H2O＝1:1的溶液中進(jìn)行腐蝕30～60s，最后用流動(dòng)的去離子水清洗并用高純氮?dú)獯蹈桑?2)對(duì)清洗干凈的AlGaN/GaN材料進(jìn)行光刻和干法刻蝕，形成有源區(qū)臺(tái)面；(3)對(duì)制備好臺(tái)面的AlGaN/GaN材料進(jìn)行光刻，形成源漏區(qū)，放入電子束蒸發(fā)臺(tái)中淀積歐姆接觸金屬Ti/Al/Ni/Au＝20/120/45/50nm，并進(jìn)行剝離,最后在氮?dú)猸h(huán)境中進(jìn)行850℃35s的快速熱退火，形成歐姆接觸；(4)對(duì)完成合金的器件進(jìn)行光刻，形成有機(jī)絕緣介質(zhì)PTFE淀積區(qū)域，然后放入氧等離子處理室中對(duì)AlGaN表面進(jìn)行輕度氧化處理，然后放入電子束蒸發(fā)臺(tái)中：反應(yīng)室真空抽至4.0*10-3帕，緩慢加電壓使控制PTFE蒸發(fā)速率為0.1nm/s,淀積200～300nm厚的PTFE薄膜；(5)將淀積好PTFE介質(zhì)的器件放入丙酮溶液中浸泡30～60min，進(jìn)行超聲剝離；(6)對(duì)完成蒸發(fā)淀積的器件進(jìn)行光刻，形成柵極刻蝕區(qū)域，放入ICP干法刻蝕反應(yīng)室中，工藝條件為：上電極功率為200W，下電極功率為20W，反應(yīng)室壓力為1.5Pa，Cl2的流量為10sccm,N2的流量為10sccm，將AlGaN摻雜層刻蝕掉5～10nm，然后將器件放入HCl:H2O＝1:1溶液中處理30s，去除刻蝕殘留物；(7)對(duì)完成清洗的器件進(jìn)行光刻，形成柵區(qū)域以及柵場板區(qū)域；(8)完成光刻的器件放入電子束蒸發(fā)臺(tái)中淀積200nm厚的ITO柵和柵場板，將淀積好柵電極和柵場板的器件放入丙酮溶液中浸泡30～60min，進(jìn)行超聲剝離，形成槽柵電極以及柵場板結(jié)構(gòu)；(9)將完成柵電極制備的器件放入PECVD反應(yīng)室淀積SiN鈍化膜，工藝條件為：SiH4的流量為40sccm，NH3的流量為10sccm，反應(yīng)室壓力為1～2Pa,射頻功率為40W，淀積200nm～300nm厚的SiN鈍化膜；(10)將器件再次進(jìn)行清洗、光刻顯影，形成SiN薄膜的刻蝕區(qū)，并放入ICP干法刻蝕反應(yīng)室中，工藝條件為：上電極功率為200W，下電極功率為20W，反應(yīng)室壓力為1.5Pa，CF4的流量為20sccm,Ar氣的流量為10sccm，刻蝕時(shí)間為10min，將源極、漏極上面覆蓋的SiN薄膜刻蝕掉；(11)將器件進(jìn)行清洗、光刻顯影，放入電子束蒸發(fā)臺(tái)中淀積Ti/Au＝20/200nm的加厚電極并進(jìn)行剝離，完成整體器件的制備。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以作出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。