本發(fā)明涉及一種增強(qiáng)型HEMT(高電子遷移率晶體管)器件的制作方法，特別是一種降低注入損傷實(shí)現(xiàn)高性能增強(qiáng)型HEMT器件(例如Ⅲ族氮化物增強(qiáng)型HEMT器件)的制作方法，屬于微電子技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

HEMT器件是充分利用半導(dǎo)體的異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)形成的二維電子氣而制成的，與其他材料(如AlGaAs/GaAs)制成的HEMT相比，Ⅲ族氮化物半導(dǎo)體由于壓電極化和自發(fā)極化效應(yīng)，在A(yíng)lGaN/GaN異質(zhì)結(jié)構(gòu)上(Heterostructure)，能夠形成高濃度的二維電子氣。所以在使用AlGaN/GaN異質(zhì)結(jié)制成的HEMT器件中，勢(shì)壘層AlGaN一般不需要進(jìn)行摻雜。另外，Ⅲ族氮化物具有大的禁帶寬度、較高的飽和電子漂移速度、高的臨界擊穿電場(chǎng)和極強(qiáng)的抗輻射能力等特點(diǎn)，能夠滿(mǎn)下一代電力電子系統(tǒng)對(duì)功率器件更大功率、更高頻率、更小體積和更高溫度的工作的要求，在電力電子器件方面具有非常好的應(yīng)用前景。

現(xiàn)有的Ⅲ族氮化物半導(dǎo)體HEMT器件作為高頻器件或者高壓大功率開(kāi)關(guān)器件使用時(shí)，特別是作為功率開(kāi)關(guān)器件時(shí)，實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)型HEMT器件是非常有必要的。目前主要的方法有薄的勢(shì)壘層、凹柵結(jié)構(gòu)、P型蓋帽層和F等離子體處理等技術(shù)。但是前述技術(shù)都存在自身的不足。例如，世界上首枚增強(qiáng)型HEMT器件是采用較薄的勢(shì)壘層來(lái)實(shí)現(xiàn)的，這種方法不使用刻蝕工藝，所以帶來(lái)的損傷小，但是由于較薄的勢(shì)壘層，器件的飽和電流較小。為了解決這個(gè)問(wèn)題，在薄勢(shì)壘層增強(qiáng)型HEMT基礎(chǔ)上出現(xiàn)了凹柵結(jié)構(gòu)，凹柵結(jié)構(gòu)解決了飽和電流較小的問(wèn)題，但是一般的HEMT器件勢(shì)壘層只有20-30nm，采用刻蝕工藝形成凹柵結(jié)構(gòu)的工藝難于控制，重復(fù)性較差。P型蓋帽層不需要刻蝕工藝，但是產(chǎn)生界面態(tài)，影響器件的穩(wěn)定性。F等離子處理也能實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)型HEMT器件，并且不需要刻蝕，但是注入F離子的過(guò)程中，由于等離子體的存在，會(huì)產(chǎn)生刻蝕勢(shì)壘層的現(xiàn)象，并且由于等離子體中存在多種離子，在實(shí)驗(yàn)中控制較難， 如果直接采用離子注入機(jī)將F離子或其他可以耗盡二維電子氣的離子注入到勢(shì)壘層，由于勢(shì)壘層只有20-30nm左右，并且一般離子注入機(jī)的注入能量較高，所以離子注入過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生較多缺陷，當(dāng)缺陷達(dá)到一定數(shù)量時(shí)，形成的缺陷會(huì)形成缺陷環(huán)或其他穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，半導(dǎo)體經(jīng)過(guò)高溫退火很難恢復(fù)，嚴(yán)重影響二維電子氣的遷移率，使器件在開(kāi)啟的狀態(tài)下，源漏電流較小。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的主要目的之一在于提供一種降低注入損傷實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)型HEMT器件的方法，從而克服現(xiàn)有技術(shù)的不足。

本發(fā)明的另一重要目的在于提供一種利用前述方法制作的增強(qiáng)型HEMT器件。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種降低注入損傷實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)型HEMT器件的方法，其包括：

至少提供主要由第一半導(dǎo)體和第二半導(dǎo)體組成的異質(zhì)結(jié)構(gòu)，其中，所述第二半導(dǎo)體形成于第一半導(dǎo)體表面，并具有寬于第一半導(dǎo)體的帶隙，且所述異質(zhì)結(jié)構(gòu)內(nèi)還分布有二維電子氣；

以及，在所述第二半導(dǎo)體上的選定區(qū)域分兩次以上進(jìn)行離子注入形成離子注入?yún)^(qū)，且至少在選定的一次離子注入完成后，還對(duì)器件進(jìn)行退火處理，將離子注入帶來(lái)的器件損傷修復(fù)，

其中，所述離子注入?yún)^(qū)分布于柵電極下方并位于第一半導(dǎo)體上方，用以耗盡柵下的二維電子氣。

作為較佳實(shí)施方案之一，所述方法包括：在任一次離子注入完成后，對(duì)器件進(jìn)行退火處理。

作為較佳實(shí)施方案之一，所述方法具體包括：

(1)提供所述異質(zhì)結(jié)構(gòu)，并對(duì)所述異質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行臺(tái)面隔離處理；

(2)在步驟(1)所獲器件上制作源、漏電極，并使源、漏電極與第一半導(dǎo)體形成歐姆接觸，同時(shí)使源、漏電極均與所述二維電子氣連接；

(3)在步驟(2)所獲器件上制作離子注入掩膜，并在掩膜上加工出離子注入窗口；

(4)從所述離子注入窗口對(duì)第二半導(dǎo)體進(jìn)行離子注入，注入離子的劑量和能量應(yīng)控制在所造成的器件損傷能被后續(xù)退火修復(fù)的范圍內(nèi)；

(5)在步驟(4)所獲器件上制作柵電極，所述第一半導(dǎo)體設(shè)置于源電極和漏電極之間進(jìn)一步的，所述離子注入窗口的尺寸小于柵電極的尺寸。

作為較佳實(shí)施方案之一，步驟(5)還包括：在步驟(4)所獲器件表面形成柵介質(zhì)層，再在所述柵介質(zhì)層上制作柵電極。

進(jìn)一步的，所述柵電極與第二半導(dǎo)體形成肖特基接觸，并且將離子注入?yún)^(qū)完全覆蓋。

進(jìn)一步的，所述第一半導(dǎo)體和第二半導(dǎo)體均采用Ⅲ族氮化物半導(dǎo)體。

更進(jìn)一步的，所述第一半導(dǎo)體采用GaN層，所述第二半導(dǎo)體采用AlGaN層。

進(jìn)一步的，該方法中用以形成離子注入?yún)^(qū)的離子總量?jī)?yōu)選在10E13數(shù)量級(jí)，注入能量?jī)?yōu)選在10⁴級(jí)電子伏特。

采用前述方法制備的增強(qiáng)型HEMT器件。

在一較為具體的實(shí)施方案之中，所述增強(qiáng)型HEMT器件為Ⅲ族氮化物增強(qiáng)型HEMT器件。

在一較為具體的實(shí)施方案之中，所述增強(qiáng)型HEMT器件包括源電極、漏電極、柵電極以及異質(zhì)結(jié)構(gòu)，所述源電極與漏電極通過(guò)形成于異質(zhì)結(jié)構(gòu)中的二維電子氣電連接，所述異質(zhì)結(jié)構(gòu)包括第一半導(dǎo)體和第二半導(dǎo)體，所述第二半導(dǎo)體形成于第一半導(dǎo)體表面，并具有寬于第一半導(dǎo)體的帶隙，所述第一半導(dǎo)體設(shè)置于源電極和漏電極之間，所述柵電極設(shè)于第二半導(dǎo)體表面，并與第二半導(dǎo)體形成肖特基接觸，其中所述第二半導(dǎo)體內(nèi)還包含經(jīng)離子注入工藝或等離子體處理工藝對(duì)第二半導(dǎo)體的局部區(qū)域進(jìn)行處理而生成的用以耗盡柵下的二維電子氣的離子注入?yún)^(qū)，所述離子注入?yún)^(qū)分布于柵電極下方，并位于第一半導(dǎo)體上方。

進(jìn)一步的，所述離子注入?yún)^(qū)只存在于第二半導(dǎo)體中，并且位于柵電極下方。

進(jìn)一步的，所述柵電極設(shè)置于第二半導(dǎo)體表面靠近源電極一側(cè)。

進(jìn)一步的，所述的離子注入?yún)^(qū)是通過(guò)多次注入結(jié)合多次退火形成的，每次的注入引起的損傷要控制在可修復(fù)范圍內(nèi)。

進(jìn)一步的，注入的離子可選但不限于氟離子、鎂離子等。

進(jìn)一步的，設(shè)于所述第二半導(dǎo)體和柵電極之間的絕緣介質(zhì)層(柵介質(zhì)層)的材料可選自但不限于A(yíng)l₂O₃、Si₃N₄或SiO₂等。

進(jìn)一步的，當(dāng)未在柵電極上施加電壓或施加于柵電極的電壓低于一閾值電壓時(shí)，所述HEMT器件處于斷開(kāi)狀態(tài)，而當(dāng)施加于柵電極的電壓超過(guò)一閾值電壓時(shí)，在位于柵電極下方的第一半導(dǎo)體中會(huì)積累電子形成導(dǎo)電通道，從而使所述HEMT器件處于開(kāi)啟狀態(tài)。

進(jìn)一步的，注入的離子的濃度越大，所述器件的閾值電壓越高。

進(jìn)一步的，所述源電極和漏電極分別與電源的低電位和高電位連接。

進(jìn)一步的，所述第一半導(dǎo)體和第二半導(dǎo)體均采用Ⅲ族氮化物半導(dǎo)體。

例如，所述第二半導(dǎo)體可以采用AlGaN層，優(yōu)選的，其厚度為14nm-30nm，進(jìn)一步的，其中Al元素的摩爾含量?jī)?yōu)選為20％-30％。

例如，所述第一半導(dǎo)體可以采用GaN層，優(yōu)選的，其厚度為1μm-5μm。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)包括：

(1)本發(fā)明的HEMT器件(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“器件”)具有良好的增強(qiáng)型特性。本發(fā)明采用多劑量多能量的離子注入或等離子處理，由于注入的F離子或鎂離子會(huì)耗盡柵下端的二維電子氣，在柵電壓沒(méi)有達(dá)到閾值電壓時(shí)，源電極和漏電極斷開(kāi)，器件處于斷開(kāi)狀態(tài)。只有對(duì)柵電極施加足夠高的正向電壓時(shí)，才能使柵下積累電荷，最后導(dǎo)通，實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)型工作方式。

(2)本發(fā)明器件的閾值電壓具有良好的調(diào)控性。本發(fā)明的器件由于在工藝實(shí)現(xiàn)過(guò)程中，可以利用不同的注入能量和注入劑量，從而改變柵下AlGaN勢(shì)壘層中注入離子(如，F(xiàn)離子)的濃度。不同的F離子濃度，會(huì)產(chǎn)生不同的閾值電壓，一般情況下，注入離子(如，F(xiàn)離子)的濃度越大，器件的閾值電壓越高。

(3)本發(fā)明器件具有較高的電流密度。由于本發(fā)明中采用多次離子注入，在離子注入中間對(duì)器件進(jìn)行退火，所以二維電子氣的遷移率可以保持在較高值，器件在開(kāi)啟狀態(tài)下具有較大的漏電流輸出。

(4)本發(fā)明器件的制作工藝簡(jiǎn)單、成熟，重復(fù)性好。本發(fā)明器件制作方法中的工藝步驟均是相對(duì)比較成熟的，而且工藝流程也相對(duì)簡(jiǎn)單，成本低，完全與成熟的耗盡型AlGaN/GaN HEMT器件制備工藝兼容，另外，前述離子注入可采用常規(guī)離子注入機(jī)進(jìn)行，而無(wú)需其它特殊設(shè)備和特殊操作。

(5)本發(fā)明器件具有較高的安全性和可靠性，由于采用多次的注入，并且每次注入后都對(duì)器件進(jìn)行退火修復(fù)，所以缺陷得不到積累，最終注入損傷小，器件可靠性可以得到提高。

附圖說(shuō)明

圖1是現(xiàn)有HEMT器件的局部結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明一實(shí)施方案中一種采用離子注入實(shí)現(xiàn)Ⅲ族氮化物增強(qiáng)型HEMT器件的示意圖；

圖3是本發(fā)明一實(shí)施方案中一種采用離子注入或等離子體處理實(shí)現(xiàn)Ⅲ族氮化物增強(qiáng)型MIS-HEMT器件的結(jié)構(gòu)示意圖；

附圖標(biāo)記說(shuō)明：襯底1、第一半導(dǎo)體2、二維電子氣3、第二半導(dǎo)體4、源電極5、漏電極6、柵電極7、離子8、缺陷損傷9、柵介質(zhì)層10。

具體實(shí)施方式

參閱圖1，普通HEMT器件(以AlGaN/GaN器件為例)一般在柵電極7施加零偏壓或者沒(méi)有加偏壓時(shí)，源電極5和漏電極6都與二維電子氣3相連接，所以器件的源電極5和漏電極6是導(dǎo)通的，器件處于開(kāi)啟狀態(tài)，一般稱(chēng)這種器件為耗盡型HEMT器件，也可以稱(chēng)作常開(kāi)型HEMT器件。為了使器件處于斷開(kāi)狀態(tài)，必須使源電極5和漏電極6之間的二維電子氣3耗盡或者某個(gè)區(qū)域的二維電子氣耗盡。我們可以通過(guò)在柵電極7施加一定的電壓實(shí)現(xiàn)，當(dāng)柵電極7加負(fù)偏壓達(dá)到Vg<Vth時(shí)，Vth為器件的閾值電壓，對(duì)于普通HEMT器件一般Vth為負(fù)值，可以耗盡柵下區(qū)域二維電子氣3，從而使器件處于關(guān)斷狀態(tài)。這種器件在實(shí)際電路應(yīng)用過(guò)程中由于只有在柵電極7施加負(fù)偏壓時(shí)，器件才能關(guān)斷，與增強(qiáng)型器件相比，增加了器件的功耗，并且系統(tǒng)的安全性較差。

鑒于現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提出了一種增強(qiáng)型HEMT器件及其制作方法。

概括的講，本發(fā)明主要是從工藝步驟上做調(diào)整，通過(guò)采用多次的離子注入或等離子體處理技術(shù)，并且在兩次離子注入之間進(jìn)行高溫退火，消除離子注入過(guò)程中的損傷積累，實(shí)現(xiàn)高性能增強(qiáng)型GaN HEMT器件，其可以有效的保證器件的電學(xué)性能，并且具有工藝可控，重復(fù)性好等特點(diǎn)。

在本發(fā)明的一實(shí)施方案中，該Ⅲ族氮化物增強(qiáng)型HEMT器件包括源電極、漏電極、柵電極以及異質(zhì)結(jié)構(gòu)，所述源電極與漏電極通過(guò)形成于異質(zhì)結(jié)構(gòu)中的二維電子氣電連接，所述異質(zhì)結(jié)構(gòu)包括第一半導(dǎo)體和第二半導(dǎo)體，所述第二半導(dǎo)體形成于第一半導(dǎo)體表面，并具有寬于第一半導(dǎo)體的帶隙，所述第一半導(dǎo)體設(shè)置于源電極和漏電極之間，所述柵電極設(shè)于第二半導(dǎo)體表面，并與第二半導(dǎo)體，其特征在于，所述第二半導(dǎo)體內(nèi)還包含：

經(jīng)離子注入工藝對(duì)第二半導(dǎo)體的局部區(qū)域進(jìn)行處理而生成的，用以耗盡柵下的二維電子氣的離子注入?yún)^(qū)，所述離子注入?yún)^(qū)分布于柵電極下方，并位于第一半導(dǎo)體上方。

其中，所述離子注入?yún)^(qū)是通過(guò)多次的離子注入或等離子體處理和中間進(jìn)行退火修復(fù)形成 的，這種注入方式可以降低甚至消除離子注入過(guò)程中的缺陷積累，在形成離子注入?yún)^(qū)的同時(shí)，不影響器件的性能。

而在一典型的實(shí)施方案中，請(qǐng)參閱圖2，其涉及的器件可以包括襯底1、GaN緩沖層2(第一半導(dǎo)體)、AlGaN勢(shì)壘層4(第二半導(dǎo)體)、器件兩端分別為源極和漏極、在源電極和漏電極之間靠近源電極的一側(cè)是柵電極材料在柵電極的下方存在一個(gè)通過(guò)離子注入或者等離子體處理形成的離子注入?yún)^(qū)。其中，離子注入?yún)^(qū)的形成是通過(guò)多次的離子注入或者等離子體處理形成的，并且在每一次離子注入或等離子體處理之后，都要經(jīng)過(guò)退火修復(fù)過(guò)程，通過(guò)注入在柵下AlGaN中的離子(如，氟離子)，耗盡柵下的二維電子氣，使柵電極在零偏壓下，器件的源和漏電極處于斷開(kāi)狀態(tài)，形成增強(qiáng)型HEMT器件。

所述的離子注入?yún)^(qū)域只限于柵下AlGaN半導(dǎo)體中，其柵下的GaN半導(dǎo)體不受注入的影響。

所述的單次離子注入能量和離子注入劑量要控制在一定范圍內(nèi)，保證由于注入所帶來(lái)的損傷在退火后可以恢復(fù)。而該增強(qiáng)型HEMT器件的制作方法可以包括如下步驟：

(1)在反應(yīng)室中對(duì)襯底表面進(jìn)行處理；

(2)在襯底上外延生長(zhǎng)AlGaN/GaN外延層，其中GaN的厚度為1μm-5μm，AlGaN的厚度為14nm-30nm，其中Al元素的摩爾含量為20％-30％；

(3)進(jìn)行臺(tái)面隔離，可以采用離子注入或等離子體刻蝕；

(4)通過(guò)光刻和金屬沉積，退火后形成歐姆接觸，分別為源電極和漏電極；并在樣品表面生長(zhǎng)一層介質(zhì)層，可選SiO2、SiN等離子注入掩膜

(5)通過(guò)光刻形成離子注入的窗口，一般窗口的尺寸要小于柵金屬的尺寸。(6)使用離子注入機(jī)或者等離子體對(duì)器件的處理窗口進(jìn)行離子注入，注入的劑量和能量要控制在一定范圍內(nèi)，保證由于注入所帶來(lái)的損傷在退火后可以恢復(fù)。，最后計(jì)算出AlGaN中離子的總量，一般在10E13數(shù)量級(jí)左右，注入能量在幾萬(wàn)電子伏特不等；

(7)沉積柵金屬層，并通過(guò)電子束進(jìn)行加厚電極，完成器件的制作。

在增強(qiáng)型HEMT器件中，閾值電壓Vth為正值，當(dāng)柵電壓Vg<Vth時(shí)，由于柵下的離子摻雜區(qū)9將柵下的二維電子氣3耗盡，所以器件處于斷開(kāi)狀態(tài)。當(dāng)柵電壓Vg>Vth時(shí)，這是柵下區(qū)域會(huì)積累電子，積累的電子形成新的導(dǎo)通溝道，使源電極5和漏電極6導(dǎo)通。

這種通過(guò)柵電極施加正的電壓時(shí)，器件才處于導(dǎo)通狀態(tài)，屬于常關(guān)型器件，有效的解決 了傳統(tǒng)HEMT器件在功耗和安全性的問(wèn)題，并且與傳統(tǒng)的HEMT器件形成互補(bǔ)，可以有效的降低系統(tǒng)設(shè)計(jì)的復(fù)雜性。

進(jìn)一步的，本發(fā)明的技術(shù)方案也可應(yīng)用于MIS-HEMT(金屬-絕緣層-半導(dǎo)體HEMT)，其結(jié)構(gòu)包括：源、漏、柵電極，以及異質(zhì)結(jié)構(gòu)，源、漏電極為歐姆接觸，并且與異質(zhì)結(jié)構(gòu)中的二維電子氣相連接，通過(guò)柵電極電壓的變化控制柵下二維電子氣，從而控制源和漏的開(kāi)啟和斷開(kāi)。同樣的，異質(zhì)結(jié)構(gòu)包括兩種半導(dǎo)體，分別為第一、第二半導(dǎo)體，第二半導(dǎo)體形成于第一半導(dǎo)體表面，并具有寬于第一半導(dǎo)體的帶隙，在第二半導(dǎo)體的表面覆蓋介質(zhì)層(例如：采用Atom Layer Deposition制作的Al₂O₃)，柵電極設(shè)置于第二半導(dǎo)體表面靠近源電極一側(cè)，并與第二半導(dǎo)體形成肖基特接觸，在柵下的第二半導(dǎo)體通過(guò)離子注入方式進(jìn)行摻雜，摻雜引起柵下的二維電子氣耗盡，因此，當(dāng)源漏加一定電壓時(shí)，由于柵下的二維電子氣耗盡，沒(méi)有電流流過(guò)源漏兩個(gè)電極，器件處于關(guān)閉狀態(tài)。當(dāng)柵電極加正電壓時(shí)，柵下積累電荷，源漏導(dǎo)通，器件處于開(kāi)啟狀態(tài)。有效的實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)型MIS-HEMT。

更為具體的，請(qǐng)參閱圖3，該器件的源電極5、漏電極6位于兩側(cè)，在靠近源電極5一側(cè)的第二半導(dǎo)體4(如，AlGaN層)表面有一柵電極，在沉積柵電極之前，使用離子注入工藝，在柵電極的下方的第二半導(dǎo)體4中形成離子注入?yún)^(qū)9，并且采用多能量多劑量的多次離子注入，在兩次離子注入之間進(jìn)行高溫退火。離子注入?yún)^(qū)9會(huì)耗盡柵下的二維電子氣3，從而使源電極5和漏電極6之間關(guān)斷。在表面沉積一層?xùn)沤橘|(zhì)層，然后在介質(zhì)層10上，二維電子氣的耗盡區(qū)的正上方沉積柵金屬，形成增強(qiáng)型MIS-HEMT或者常關(guān)型MIS-HEMT器件。

以上對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案進(jìn)行了概述，為了使公眾能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段，并可依照說(shuō)明書(shū)的內(nèi)容予以實(shí)施，以下以基于A(yíng)lGaN/GaN異質(zhì)結(jié)的器件為例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的說(shuō)明。

實(shí)施例1再請(qǐng)參考圖2和圖3，該HEMT具有：第一半導(dǎo)體2(GaN)、和形成在第一半導(dǎo)體2上的第二半導(dǎo)體4(AlGaN)。第一半導(dǎo)體2未進(jìn)行特意摻雜。在第二半導(dǎo)體4中可以摻入n型雜質(zhì)，也可以不進(jìn)行摻雜。第二半導(dǎo)體4的帶隙比第一半導(dǎo)體2的帶隙更寬。第二半導(dǎo)體4的厚度約為15至30nm。第一半導(dǎo)體2和第二半導(dǎo)體4形成異質(zhì)結(jié)構(gòu)，在界面處形成二維電子氣(2DEG)。

該HEMT具有按間隔距離分離配置的漏電極6和源電極5。漏電極6與源電極5貫穿第二半導(dǎo)體4延伸到第一半導(dǎo)體2，與溝道中二維電子氣相連接。漏電極6和源電極5是由多 層金屬(如：Ti/Al/Ti/Au或者Ti/Al/Ni/Au等)通過(guò)快速高溫退火形成歐姆接觸(890℃ 30S)。

進(jìn)一步的，該HEMT的柵下進(jìn)行P型摻雜，摻雜的技術(shù)優(yōu)選為F離子注入，注入的離子為可以把第二半導(dǎo)體4變?yōu)镻型半導(dǎo)體或提高能帶。形成的P型半導(dǎo)體或抬高能帶會(huì)耗盡柵下的二維電子氣，實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)型HEMT。

該HEMT的工作原理如下：參閱圖2，在增強(qiáng)型HEMT器件中，閾值電壓Vth為正值，當(dāng)柵電壓Vg<Vth時(shí)，由于柵下的離子摻雜區(qū)9將柵下的二維電子氣3耗盡，所以器件處于斷開(kāi)狀態(tài)。當(dāng)柵電壓Vg>Vth時(shí)，這是柵下區(qū)域會(huì)積累電子，積累的電子形成新的導(dǎo)通溝道，使源電極5和漏電極6導(dǎo)通。器件處于開(kāi)啟狀態(tài)。

實(shí)施例2該MIS-HEMT具有：第一半導(dǎo)體2(GaN)、和形成在第一半導(dǎo)體2上的第二半導(dǎo)體4(AlGaN)。第一半導(dǎo)體2未進(jìn)行特意摻雜。在第二半導(dǎo)體4中可以摻入n型雜質(zhì)，也可以不進(jìn)行摻雜。第二半導(dǎo)體4的帶隙比第一半導(dǎo)體2的帶隙更寬。第二半導(dǎo)體4的厚度約為15至30nm。第一半導(dǎo)體2和第二半導(dǎo)體4形成異質(zhì)結(jié)構(gòu)，在界面處形成二維電子氣(2DEG)。

該MIS-HEMT具有按規(guī)定間隔分離配置的漏電極6和源電極5。漏電極6與源電極5貫穿第二半導(dǎo)體4延伸到第一半導(dǎo)體2，與溝道中二維電子氣相連接。漏電極6和源電極5是由多層金屬(如：Ti/Al/Ti/Au或者Ti/Al/Ni/Au等)通過(guò)快速高溫退火形成歐姆接觸。

在該MIS-HEMT的柵下進(jìn)行離子摻雜，摻雜的技術(shù)優(yōu)選為F離子注入，注入的離子為可以把第二半導(dǎo)體4變?yōu)镻型半導(dǎo)體或提高其能帶。形成的P型半導(dǎo)體或能帶提高會(huì)耗盡柵下的二維電子氣，繼而在其表面沉積一層?xùn)沤橘|(zhì)層(例如采用Atom Layer Deposition制作的Al₂O₃)，然后在該柵介質(zhì)層10上、二維電子氣的耗盡區(qū)的正上方沉積柵金屬，形成增強(qiáng)型MIS-HEMT或者常關(guān)型MIS-HEMT器件。該MIS-HEMT的工作原理與本發(fā)明采用摻雜技術(shù)實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)型HEMT的工作原理相同，具體可以參考實(shí)施例1。

應(yīng)當(dāng)理解，上述實(shí)施例僅為說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思及特點(diǎn)，其目的在于讓熟悉此項(xiàng)技術(shù)的人士能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實(shí)施，并不能以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡根據(jù)本發(fā)明精神實(shí)質(zhì)所作的等效變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。