申请/专利权人：西安电子科技大学

申请日：2021-01-11

公开（公告）日：2022-04-19

公开（公告）号：CN112736135B

主分类号：H01L29/20

分类号：H01L29/20;H01L29/778;H01L21/335;H01L21/02;H01L23/373

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2022.04.19#授权;2021.05.21#实质审查的生效;2021.04.30#公开

摘要：本发明公开了一种基于金刚石衬底的InAlNGaN高电子迁移率晶体管及制备方法，主要解决现有同类器件界面结合强度差、界面热阻高、工艺流程复杂的问题。其自下而上包括：金刚石衬底1、GaN沟道层2和InAlN势垒层3，InAlN势垒层3上同时设有源极4、漏极5和栅极6，该衬底采用晶面取向为111晶向的金刚石，以提高器件的散热能力；该GaN沟道层的厚度为20‑30nm；该InAlN势垒层的Al组分为80％‑85％，厚度为10‑15nm。本发明增强了器件的散热能力，降低了界面热阻，提高了器件的工作寿命和稳定性，简化了工艺条件，可用于高频、大功率微波毫米波器件的制备。

主权项：1.一种基于质子辐照处理的金刚石基InAlNGaN高电子迁移率晶体管的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：1对衬底进行清洗和烘干：1a将金刚石衬底放入盛有丙酮溶液的容器内，将其放入超声波清洗槽中清洗30-35min；1b将清洗后的金刚石衬底取出并放入烘干箱内在65-70℃的温度下进行烘干处理；1c将烘干后的金刚石衬底放入稀盐酸溶液中浸泡45-50s；1d将浸泡后的金刚石衬底取出并放入烘干箱内，在120-130℃的温度下再次进行烘干处理；2质子辐照处理：采用清洁夹具将烘干后的金刚石衬底转移到电子-质子双束加速器中，保持样品仓真空度在10－5Pa，并注入剂量为1×1011-9×1018cm2，能量为0.5-10MeV的质子，对金刚石衬底进行5-10mins的辐照处理；3制作InAlNGaN异质结：3a将质子辐照处理后的金刚石衬底置于MOCVD设备腔体中，生长厚度为20-30nm的GaN沟道层；3b在GaN沟道层上生长厚度为10-15nm、Al组分为80％-85％的InAlN势垒层，完成InAlNGaN异质结的制作；4制作源极和漏极：采用标准光刻工艺，在InAlN势垒层的左侧和右侧进行刻蚀后，采用电子束蒸发技术沉积TiAlNiAu多层金属电极，其中金属Ti的厚度为30-40nm，金属Al的厚度为50-60nm，金属Ni的厚度为20-30nm，金属Au的厚度为70-90nm，并在800-950℃的温度下的N2氛围中快速热退火1-2min，完成源极和漏极的制作；5制作金属栅极：采用电子束蒸发技术在InAlN势垒层上沉积NiAu双层结构，其中金属Ni的厚度为40-60nm，金属Au的厚度为60-80nm，并在650-750℃的温度下快速退火3-5min，获得金属栅极，完成InAlNGaN高电子迁移率晶体管的制备。

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权利要求：

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