一種基于聚合物的增強(qiáng)型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聚合物的增強(qiáng)型AlGaN/GaNMISHEMT器件結(jié)及其制作方法。

背景技術(shù)：
近年來(lái)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(chǎng)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(lái)國(guó)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(shì)，追求器件高頻率、高壓、高功率吸引了眾多的研究。近年來(lái)，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(zhǎng)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，因此我們能夠獲得較高的器件頻率特性。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(chǎng)重新分布，尤其是降低柵靠漏端的電場(chǎng)，為此，人們提出了采用場(chǎng)板結(jié)構(gòu)的方法：采用場(chǎng)板結(jié)構(gòu)。參見(jiàn)YujiAndo,AkioWakejima,YasuhiroOkamoto等的NovelAlGaN/GaNdual-field-plateFETwithhighgain,increasedlinearityandstability,IEDM2005,pp.576-579,2005。在AlGaN/GaNHEMT器件中采用場(chǎng)板結(jié)構(gòu)，將器件的擊穿電壓有一個(gè)大幅度的提高，并且降低了柵漏電容，提高了器件的線性度和穩(wěn)定性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明為了克服上述的不足，提供了一種基于聚合物的增強(qiáng)型AlGaN/GaNMISHEMT器件結(jié)構(gòu)及其制作方法，同時(shí)采用場(chǎng)板結(jié)構(gòu)和偶極子層對(duì)柵靠近漏端的電場(chǎng)進(jìn)行調(diào)制。本發(fā)明的技術(shù)方案如下：一種基于聚合物的增強(qiáng)型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本征層和AlGaN摻雜層，所述AlGaN摻雜層上設(shè)有源極、LiF、鈍化層1、ITO柵電極1、有機(jī)絕緣層PTFE、鈍化層2和漏極，所述有機(jī)絕緣層PTFE上設(shè)有ITO柵電極2，所述ITO柵電極1靠近源極一側(cè)設(shè)有鈍化層1，所述漏極與有機(jī)絕緣層PTFE間設(shè)有鈍化層2，所述源極與鈍化層之間淀積有LiF薄膜層，所述源極與LiF薄膜層上淀積有Al金屬層。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。所述鈍化層1和2中包括Si3N4、Al2O3、HfO2和HfSiO中的一種或多種。上述的一種基于聚合物的增強(qiáng)型AlGaN/GaNMISHEMT器件結(jié)構(gòu)通過(guò)以下方法制作：(1)對(duì)外延生長(zhǎng)的AlGaN/GaN材料進(jìn)行有機(jī)清洗，用流動(dòng)的去離子水清洗后，(2)將步驟(1)所得的材料放入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?3)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；(4)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；(5)將制備好歐姆接觸的器件進(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；(6)將淀積好PTFE薄膜的器件放入丙酮溶液中浸泡30-60min，進(jìn)行超聲剝離；(7)對(duì)完成PTFE剝離的器件進(jìn)行光刻，形成柵以及柵場(chǎng)板區(qū)，放入電子束蒸發(fā)臺(tái)中淀積200nm厚的ITO柵電極；(8)將淀積好柵電極的器件放入丙酮溶液中浸泡30-60min，進(jìn)行超聲剝離，形成柵場(chǎng)板結(jié)構(gòu)；(9)將完成柵場(chǎng)板制備的器件進(jìn)行光刻，形成絕緣介質(zhì)LiF的淀積區(qū)域，然后放入電子束反應(yīng)室真空抽至4.0×10-3帕，緩慢加電壓使控制LiF蒸發(fā)速率為0.5nm/s,淀積100-200nm厚的LiF薄膜；(10)將淀積好LiF薄膜的器件放入丙酮溶液中浸泡30-60min，進(jìn)行超聲剝離；(11)對(duì)完成LiF制備的器件進(jìn)行光刻，形成源場(chǎng)板區(qū)，放入電子束蒸發(fā)臺(tái)中淀積200nm厚的Al金屬；(12)將淀積好Al金屬的器件放入丙酮溶液中浸泡30-60min，進(jìn)行超聲剝離，形成源場(chǎng)板結(jié)構(gòu)；(13)將完成的器件放入PECVD反應(yīng)室淀積SiN鈍化膜；(14)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；(15)將器件進(jìn)行清洗、光刻顯影，并放入電子束蒸發(fā)臺(tái)中淀積Ti/Au＝20/200nm的加厚電極，完成整體器件的制備。所述步驟(13)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(14)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)2DEG濃度的部分耗盡作用，實(shí)現(xiàn)了柵靠近漏端電場(chǎng)的調(diào)制(2)本發(fā)明同時(shí)利用了Al作為源場(chǎng)版，再次實(shí)現(xiàn)柵靠近漏端電場(chǎng)的調(diào)制。提高了AlGaN/GaNHEMT器件反偏時(shí)的擊穿電壓；(3)本發(fā)明利用LiF和Al所產(chǎn)生的偶極子層實(shí)現(xiàn)了2DEG濃度的部分增加，并利用金屬Al形成源場(chǎng)板，進(jìn)一步提高了AlGaN/GaNHEMT器件反偏時(shí)的擊穿電壓。附圖說(shuō)明本發(fā)明將通過(guò)例子并參照附圖的方式說(shuō)明，其中：圖1是本發(fā)明的示意圖；圖2-4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(shuō)明。這些附圖均為簡(jiǎn)化的示意圖，僅以示意方式說(shuō)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聚合物的增強(qiáng)型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本征層和AlGaN摻雜層，所述AlGaN摻雜層上設(shè)有源極、LiF、鈍化層1、ITO柵電極1、有機(jī)絕緣層PTFE、鈍化層2和漏極，所述有機(jī)絕緣層PTFE上設(shè)有ITO柵電極2，所述ITO柵1靠近源極一側(cè)設(shè)有鈍化層1，所述漏極與有機(jī)絕緣層PTFE間設(shè)有鈍化層2，所述源極與鈍化層1之間淀積有LiF薄膜層，所述源極與LiF薄膜層上淀積有Al金屬層，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。所述鈍化層1和2中包括Si3N4、Al2O3、HfO2和HfSiO中的一種或多種。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)生正極化電荷，PTFE與AlGaN一側(cè)會(huì)產(chǎn)生負(fù)極化電荷，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(zhǎng)度，同時(shí)，利用Al與LiF接觸所產(chǎn)生的反向電偶極子層的電場(chǎng)效應(yīng)，使得LiF對(duì)應(yīng)區(qū)域下方的2DEG的濃度上升，從而更進(jìn)一步提高了耗盡型器件的擊穿電壓。如圖2-4所示，本發(fā)明的制作步驟如下：(1)對(duì)外延生長(zhǎng)的AlGaN/GaN材料進(jìn)行有機(jī)清洗，用流動(dòng)的去離子水清洗后；(2)將步驟(1)所得的材料放入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?3)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；(4)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；(5)將制備好歐姆接觸的器件進(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；(6)將淀積好PTFE薄膜的器件放入丙酮溶液中浸泡30-60min，進(jìn)行超聲剝離；(7)對(duì)完成PTFE剝離的器件進(jìn)行光刻，形成柵以及柵場(chǎng)板區(qū)，放入電子束蒸發(fā)臺(tái)中淀積200nm厚的ITO柵電極；(8)將淀積好柵電極的器件放入丙酮溶液中浸泡30-60min，進(jìn)行超聲剝離，形成柵場(chǎng)板結(jié)構(gòu)；(9)將完成柵場(chǎng)板制備的器件進(jìn)行光刻，形成絕緣介質(zhì)LiF的淀積區(qū)域，然后放入電子束反應(yīng)室真空抽至4.0×10-3帕，緩慢加電壓使控制LiF蒸發(fā)速率為0.5nm/s,淀積100-200nm厚的LiF薄膜；(10)將淀積好LiF薄膜的器件放入丙酮溶液中浸泡30-60min，進(jìn)行超聲剝離；(11)對(duì)完成LiF制備的器件進(jìn)行光刻，形成源場(chǎng)板區(qū)，放入電子束蒸發(fā)臺(tái)中淀積200nm厚的Al金屬；(12)將淀積好Al金屬的器件放入丙酮溶液中浸泡30-60min，進(jìn)行超聲剝離，形成源場(chǎng)板結(jié)構(gòu)；(13)將完成的器件放入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；(14)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；(15)將器件進(jìn)行清洗、光刻顯影，并放入電子束蒸發(fā)臺(tái)中淀積Ti/Au＝20/200nm的加厚電極，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(lái)說(shuō)，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(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。