基於實時監控開柵結構參數的閾值電壓可控型GaN基增強型器件的製備方法與流程

2023-05-02 11:44:41

本發明屬於半導體器件技術領域，具體地說是一種通過實時監控開柵結構的各項參數來製備可控閾值電壓的gan基增強型器件的方法，可用於高頻大功率的集成電路中，如微波功率放大器和高溫數字電路等。

背景技術：

以gan和sic為代表的第三代寬禁帶半導體具有禁帶寬度大、電子遷移率高、飽和速度大、擊穿場強大、熱導率高、抗輻射性能好等優點，已成為半導體領域研究的熱點。gan基高電子遷移率電晶體hemt越來越多地應用在高頻高溫大功率微波電路的設計中，如有源相控陣雷達、移動通訊、智能電網等。

由於材料本身具有較強的自發極化和壓電極化效應，algan/gan材料界面處會存在高濃度的二維電子氣2deg。因此gan基器件一般為耗盡型器件，即閾值電壓一般在0v以下。通過技術手段實現增強型器件則可以降低電路功耗和設計的複雜度。具有凹槽柵結構的高電子遷移率電晶體可以很好地加強器件中柵對溝道的控制能力，這為實現增強型器件奠定了基礎。

2013年，徐哲等人利用自停止刻蝕技術製作了常關型algan/ganmosfet。器件採用al2o3作為柵介質層。該器件的閾值電壓達到了3.2v，最大電流超過了200ma/mm，同時比常規型器件有更高的擊穿電壓。參見文獻xuz,wangj,liuy,etal.fabricationofnormallyoffalgan/ganmosfetusingaself-terminatinggaterecessetchingtechnique[j].ieeeelectrondeviceletters,2013,34(7):855-857。

2016年，yklin等人利用無損傷中性束刻蝕技術製備了高性能的凹槽柵algan/ganhemt。製備的器件最大電流達到了1.54a/mm，同時特徵頻率達到了153ghz。參見文獻linyk,nodas,lohc,etal.algan/ganhemtswithdamage-freeneutralbeametchedgaterecessforhigh-performancemillimeter-waveapplications[j].ieeeelectrondeviceletters,2016,pp(99):1-1。

隨著高壓開關和高速射頻電路的發展，增強型gan基高電子遷移率電晶體已經成為該領域內的研究熱點。增強型gan基hemt只有在加上正向柵壓後才有工作電流，這樣就可以大大拓展該器件在低功耗數字電路中的應用。

近年來，國內外對增強型gan基hemt閾值電壓的研究主要集中在以下兩個方面：一是材料生長方面，通過生長更薄的勢壘、降低al組分、生長無極化電荷的algan/gan異質材料、生長ingan或p-gan帽層，來控制溝道中的二維電子氣濃度；二是器件工藝方面，採用高功函數的金屬、mis結構、凹槽柵刻蝕等，來控制表面電勢，進而影響二維電子氣濃度。

微波單片集成電路等大功率電路需要高精度、高密度的gan基hemt器件，這就需要hemt器件具有精準穩定的閾值電壓。不同的精密電路需要不同的閾值電壓，實現了增強型器件並不代表可以滿足所有精密電路的要求。縱觀近些年國內外關於gan基hemt的製備，雖然實現了增強型器件，但均停留在製備層面上，只有器件製備完成後，才可以測量出閾值電壓的數值，從而無法預判閾值電壓的範圍，更無法製造出特定閾值電壓數值的hemt器件。

技術實現要素：

本發明的目的在於針對上述已有技術的缺點，提出一種基於實時監控開柵結構的各項參數來製備gan基增強型器件的方法，以實現對閾值電壓的預期判斷和精確控制，滿足不同精密電路對閾值電壓的要求。

為實現上述目的，本發明的技術方案包括如下步驟：

1)在襯底基片上，利用金屬有機化學氣相沉積mocvd技術自下而上依次生長gan緩衝層、aln插入層、algan勢壘層和gan帽層；

2)在gan帽層上光刻出有源區，利用反應離子刻蝕rie設備刻蝕非有源區的臺面；

3)在有源區上光刻出源端和漏端的電極區域，利用電子束蒸發和快速熱退火技術，在源端和漏端形成歐姆接觸；

4)在完成歐姆接觸的樣品表面利用等離子體增強化學氣相沉積pecvd技術澱積鈍化層；

5)在鈍化層上塗抹光刻膠，並光刻出凹槽柵區域；

6)利用反應離子刻蝕rie技術刻蝕凹槽柵區域的鈍化層；

7)利用rie技術，採用氯基等離子體刻蝕凹槽柵區域下方的algan勢壘層，製作深度為0-25nm的凹槽，形成開柵結構；

8)根據勢壘層的剩餘厚度預判閾值電壓的範圍；

8a)根據關係式：計算出勢壘層剩餘厚度trb的範圍，其中ε為algan勢壘層的介電常數，σpz為勢壘層和緩衝層界面處的極化電荷面密度，為金屬與半導體接觸的肖特基勢壘高度；

8b)將上述關係式中的記為tcrb，並將其與trb進行比較：若trb≤tcrb，執行步驟9)；否則，返回步驟7)；

9)根據開柵結構的導通電阻預判閾值電壓的範圍；

9a)根據關係式計算出開柵結構導通電阻ron的範圍，其中lg為器件設計的柵長，μch為溝道的電子遷移率，σpz為勢壘層和緩衝層界面處的極化電荷面密度，tcr為形成二維電子氣所需的勢壘層最小厚度；

9b)將上述關係式中的記為rcr，並將其與ron進行比較：若ron≥rcr，去除鈍化層上剩餘的光刻膠並執行步驟10)；否則，返回步驟7)。

10)將完成凹槽刻蝕的樣品在n2氣氛中進行快速熱退火，以此對凹槽進行等離子體修復，使器件的閾值電壓更為精確，且能抑制閾值電壓的負向漂移；

11)在凹槽柵區域，利用電子束蒸發技術，澱積柵極金屬，製作柵極；

12)在完成柵極製作的樣品表面利用pecvd技術澱積保護層，並光刻出器件的金屬互聯開孔區域，利用rie技術依次刻蝕掉互聯開孔區域的保護層和鈍化層；

13)在金屬互聯開孔區域，利用電子束蒸發工藝製作源、漏電極的金屬互聯層，完成器件製作。

本發明與現有技術相比具有如下優點：

1.本發明能夠根據實際需求來製備具有特定的閾值電壓的器件。

現有技術只是實現了增強型，不以需求為導向，不能精確控制閾值電壓的變化，造成廢品率高。

本發明由於在刻蝕後立即監控勢壘層的剩餘厚度和開柵結構的導通電阻，能夠預判器件的閾值電壓，並精準控制刻蝕的時間，一次性製備出具有特定的閾值電壓的器件。

2.本發明由於對刻蝕形成的凹槽進行快速熱退火工藝，明顯修復了刻蝕對器件造成的損傷，降低了凹槽的表面粗糙度，同時抑制了閾值電壓的負向漂移。

3.本發明的工藝流程具有很高的可操作性和可重複性，不僅提高了器件的可靠性，同時有利於推動gan基增強型器件的產業化。

附圖說明

圖1是現有gan基增強型器件的剖面示意圖。

圖2是本發明的實現工藝流程圖。

具體實施方式

參照圖1，現有gan基增強型器件的結構自下而上依次為襯底層、gan緩衝層、aln插入層、algan勢壘層和gan帽層。在gan帽層上設有源電極和漏電極，在源、漏電極之間的algan勢壘層上形成凹槽，在凹槽上方設有柵電極。其中algan勢壘層的厚度為15-30nm，凹槽的深度為0-25nm。

參照圖2，本發明製備上述器件的方法根據不同的襯底材料、不同的勢壘層厚度和不同的閾值電壓，給出如下三種實施例。

實施例一，在藍寶石襯底上製作閾值電壓為0.2v的algan/gan增強型器件。

步驟1，在藍寶石襯底上，利用mocvd工藝，自下而上依次生長gan緩衝層、aln插入層、algan勢壘層和gan帽層。

(1a)將藍寶石襯底放入mocvd設備，將其升溫並保持到1050℃，再設置腔室的生長壓力為80torr，氫氣流量為5000sccm，氨氣流量為3000sccm；

(1b)向腔室通入流量為200sccm的鎵源，在藍寶石襯底上生長厚度為650nm的gan緩衝層；

向腔室通入流量為20sccm的鋁源，在gan緩衝層上生長厚度為1.5nm的aln插入層；

向腔室同時通入流量為200sccm的鎵源和流量為50sccm的鋁源，在aln插入層上生長厚度為20nm的algan勢壘層；

向腔室通入流量為200sccm的鎵源，在algan勢壘層上生長厚度為1nm的gan帽層。

步驟2，在gan帽層上光刻出有源區，利用rie設備刻蝕非有源區的臺面。

(2a)在gan帽層上光刻電隔離區域：

首先，將生長好的樣品放在200℃的熱板上烘烤5min；

然後，將樣品放入轉速為3500rpm的甩膠儀上進行甩膠，甩膠結束後在90℃的熱板上熱烘1min；

接著，將樣品放入光刻機中對電隔離區域的光刻膠進行曝光；

最後，將完成曝光的樣品放入顯影液中，去除電隔離區域內的光刻膠，並對樣品進行去離子水衝洗和氮氣吹乾；

(2b)在gan帽層上刻蝕電隔離區域：

利用rie工藝刻蝕樣品的gan帽層和algan勢壘層，實現有源區的臺面隔離，其刻蝕的工藝條件為：採用的氣體為cl2和o2，腔室壓力為20mt，功率為200w，偏壓為100v，刻蝕時間為100s；

(2c)去除電隔離區域外的光刻膠：

將完成有源區隔離的樣品依次放入丙酮溶液、剝離液、丙酮溶液和乙醇溶液中進行超聲清洗，時間均為3min，以去除電隔離區域外的光刻膠，然後用去離子水清洗並用氮氣吹乾。

步驟3，在gan帽層的有源區上製作源電極和漏電極。

(3a)在gan帽層上光刻源電極區域和漏電極區域：

首先，將完成臺面刻蝕的樣品放在200℃的熱板上烘烤5min；

然後，將樣品放入甩膠儀甩剝離膠，甩膠厚度為350nm，將完成甩膠的樣品放在溫度為200℃的熱板上烘烤5min；

接著，在樣品的整個表面上甩光刻膠，甩膠厚度為770nm，並將樣品在90℃熱板上烘烤1min；

之後，將樣品放入光刻機中，對樣品源、漏電極區域的光刻膠和剝離膠進行曝光；

最後，將完成曝光的樣品放入顯影液中，去除源、漏電極區域的光刻膠和剝離膠，並對樣品進行去離子水衝洗和氮氣吹乾；

(3b)去除光刻區域的殘膠：

將完成源、漏電極區域光刻的樣品放入等離子去膠機，以去除光刻區未顯影乾淨的光刻膠薄層，去膠時間為5min；

(3c)在源電極和漏電極製作歐姆接觸：

將完成光刻的樣品放入電子束蒸發臺中，待電子束蒸發臺的反應腔室真空度達到2×10-6torr之後，在樣品的整個表面上蒸發歐姆金屬，歐姆金屬自下而上依次為ti、al、ni、au，厚度依次為20nm、160nm、50nm、100nm；

(3d)表面金屬的剝離及快速熱退火：

首先，將完成源漏歐姆金屬蒸發的樣品在丙酮中浸泡40分鐘，再超聲清洗3min並吹乾；

然後，將樣品放入溫度為60℃的剝離液中水浴加熱5min；

之後，將樣品依次放入丙酮溶液和乙醇溶液中，均超聲清洗3min；

接著，用去離子水衝洗樣品並用氮氣吹乾；

最後，將樣品放入快速退火爐中，先通入10min的氮氣，再在氮氣氣氛中將退火爐溫度設為850℃，進行35s的高溫退火，形成源電極和漏電極的歐姆接觸。

步驟4，在樣品的整個表面上，利用pecvd工藝生長厚度為60nm的sin鈍化層。

將樣品放入pecvd設備，將樣品升溫並保持到250℃，生長鈍化層，生長鈍化層的工藝條件為：反應氣體為nh3和sih4，腔室壓力為600mtorr，rf功率為22w。

步驟5，在sin鈍化層上光刻凹槽柵區域，並利用rie工藝刻蝕掉凹槽柵區域的鈍化層。

(5a)在sin鈍化層上光刻凹槽柵區域：

首先，將樣品放在200℃的熱板上烘烤5min；

然後，將樣品放入甩膠儀進行光刻膠的甩膠，轉速為3500rpm，並將樣品放在90℃的熱板上烘烤1min；

接著，將樣品放入光刻機中對凹槽柵區域的光刻膠進行曝光；

最後，將完成曝光的樣品放入顯影液中，以去除凹槽柵區域內的光刻膠，並對其進行去離子水衝洗和氮氣吹乾；

(5b)利用rie工藝刻蝕樣品凹槽柵區域的鈍化層，其刻蝕的工藝條件為：反應氣體為cf4和o2，流量分別為25sccm和5sccm，腔室壓力為10mtorr，功率為200w，自偏壓為100v。

步驟6，利用rie工藝刻蝕凹槽柵區域下方的algan勢壘層，形成開柵結構。

將完成鈍化層刻蝕的樣品放入rie設備，刻蝕樣品凹槽柵區域下方的algan勢壘層，其刻蝕的工藝條件為：反應氣體為cl2，反應室壓力為10mtorr，功率為100w，自偏壓為50v，刻蝕時間為20s。

步驟7，根據勢壘層的剩餘厚度預判閾值電壓的範圍。

(7a)根據公式計算出勢壘層的剩餘厚度其中vth為器件的閾值電壓，本實施例取0.2v，為金屬與半導體接觸的肖特基勢壘高度，σpz為勢壘層和緩衝層界面處的極化電荷面密度，ε為algan勢壘層的介電常數，將上述等式中的記為tcrb；

(7b)利用原子力顯微鏡afm測出凹槽的刻蝕深度並轉換成勢壘層的剩餘厚度trb。將trb與tcrb進行比較：若trb≤tcrb，執行步驟8)；否則，返回步驟6)。

步驟8，根據開柵結構的導通電阻預判閾值電壓的範圍。

(8a)根據關係式計算出開柵結構導通電阻ron的範圍，其中lg為器件設計的柵長，μch為溝道電子遷移率，σpz為勢壘層和緩衝層界面處的極化電荷面密度，tcr為形成二維電子氣所需的勢壘層最小厚度。將上述等式中的記為id；

(8b)利用直流測試設備對樣品的開柵結構進行電學i-v測試，電壓掃描範圍0～10v，記錄掃描電壓範圍內的漏極電流id，計算出開柵結構的導通電阻ron，再將ron與rcr進行比較：若ron≥rcr，執行步驟9)；否則，返回步驟6)。

步驟9，去除樣品鈍化層上剩餘的光刻膠並對凹槽進行等離子體修復。

(9a)將滿足刻蝕條件的樣品依次放入丙酮溶液、剝離液、丙酮溶液和乙醇溶液中進行超聲清洗，時間均為3min，以去除鈍化層上剩餘的光刻膠，然後用去離子水清洗並用氮氣吹乾；

(9b)將樣品放入快速退火爐中，通入10min的氮氣，再在氮氣氣氛中將退火爐溫度設為300℃，進行3min的低溫退火。

步驟10，利用電子束蒸發工藝製作柵電極。

(10a)光刻柵電極區域：

首先，將完成快速熱退火的樣品放在200℃的熱板上烘烤5min；

然後，將樣品的整個表面甩上剝離膠，甩膠厚度為350nm，並將樣品放在200℃的熱板上烘烤5min；

接著，在剝離膠上甩上光刻膠，甩膠厚度為770nm，並將樣品放在90℃的熱板上烘烤1min；

之後，將完成甩膠的樣品放入光刻機中對凹槽柵區域內的光刻膠進行曝光；

最後，將完成曝光的樣品放入顯影液中，去除凹槽柵區域內的光刻膠和剝離膠，並對其進行去離子水衝洗和氮氣吹乾；

(10b)在樣品的整個表面上蒸發柵極金屬：

首先，將光刻好的樣品放入等離子去膠機中進行底膜處理，時間為5min；

然後，將樣品放入電子束蒸發臺中，待電子束蒸發臺的反應腔室真空度達到2×10-6torr之後，在樣品的整個表面上依次蒸發上ni、au、ni；

(10c)剝離柵電極區域外的柵金屬、光刻膠和剝離膠：

首先，將完成柵極金屬蒸發的樣品在丙酮中浸泡40分鐘，再超聲清洗3min；

然後，將樣品放入溫度為60℃的剝離液中水浴加熱5min；

之後，將樣品依次放入丙酮溶液和乙醇溶液中，均超聲清洗3min；

最後，用去離子水衝洗樣品並用氮氣吹乾。

步驟11，在樣品的整個表面上，利用pecvd工藝生長sin保護層。

(11a)對完成柵電極製作的樣品進行表面清洗：

將樣品依次放入丙酮溶液和乙醇溶液中，均超聲清洗3min，再用去離子水衝洗樣品並用氮氣吹乾；

(11b)將清洗的樣品放入pecvd設備，將其升溫並保持到250℃，在樣品的整個表面上，生長厚度為200nm的sin保護層，其生長的工藝條件為：反應氣體為nh3和sih4，腔室壓力為600mtorr，rf功率為22w。

步驟12，在sin保護層上光刻金屬互聯開孔區，並利用rie工藝依次刻蝕掉互聯開孔區的保護層和鈍化層。

(12a)在sin保護層上光刻金屬互聯開孔區：

首先，將樣品放在200℃的熱板上烘烤5min；

然後，將樣品放入甩膠儀進行光刻膠的甩膠，轉速為3500rpm，並將樣品放在90℃的熱板上烘烤1min；

接著，將樣品放入光刻機中對金屬互聯開孔區域內的光刻膠進行曝光；

最後，將完成曝光的樣品放入顯影液中以去除互聯開孔區域內的光刻膠，並對其進行去離子水衝洗和氮氣吹乾；

(12b)利用rie工藝依次刻蝕掉互聯開孔區域的保護層和鈍化層，其刻蝕的工藝條件為：反應氣體為cf4和o2，腔室壓力為10mtorr，功率為200w，自偏壓為100w。

步驟13，在金屬互聯開孔區的源電極和漏電極以及未開孔刻蝕的sin保護層上光刻金屬互聯層區域，並利用電子束蒸發工藝製作金屬互聯層，用於引出源電極和漏電極，完成器件製作。

(13a)在金屬互聯開孔區的源電極和漏電極以及未開孔刻蝕的sin保護層上光刻金屬互聯區域：

首先，將完成金屬互聯開孔刻蝕的樣品放在200℃的熱板上烘烤5min；

然後，將樣品的整個表面甩上剝離膠，其甩膠厚度為350nm，並將樣品放在200℃的熱板上烘烤5min；

接著，在剝離膠上甩上光刻膠，其甩膠厚度為770nm，並將樣品放在90℃的熱板上烘烤1min；

之後，將完成甩膠的樣品放入光刻機中對金屬互連區域內的光刻膠進行曝光；

最後，將完成曝光的樣品放入顯影液中去除金屬互聯區域內的光刻膠和剝離膠，並對其進行去離子水衝洗和氮氣吹乾；

(13b)在樣品的整個表面上蒸發互連金屬：

首先，將有金屬互連光刻圖形的樣品放入等離子去膠機中進行底膜處理，時間為5min；

然後，將樣品放入電子束蒸發臺中，待電子束蒸發臺的反應腔室真空度達到2×10-6torr之後，在樣品的整個表面上依次蒸發上互聯金屬ti、au；

(13c)剝離金屬互聯區域外的互聯金屬、光刻膠和剝離膠：

首先，將完成互聯金屬蒸發的樣品在丙酮中浸泡40分鐘，再超聲清洗3min；

然後，將樣品放入溫度為60℃的剝離液中水浴加熱5min；

之後，將樣品依次放入丙酮溶液和乙醇溶液中，均超聲清洗3min；

最後，用去離子水衝洗樣品並用氮氣吹乾，完成器件的製作。

實施例二，在碳化矽襯底上製作閾值電壓為0.5v的algan/gan增強型器件。

步驟一，在碳化矽襯底上，利用mocvd工藝，自下而上依次生長gan緩衝層、aln插入層、algan勢壘層和gan帽層。

(1.1)將碳化矽襯底放入mocvd設備，將其升溫並保持到1000℃，再設置腔室的生長壓力為50torr，氫氣流量為4000sccm，氨氣流量為2000sccm；

(1.2)向腔室通入流量為200sccm的鎵源，在碳化矽襯底上生長厚度為600nm的gan緩衝層；

向腔室通入流量為20sccm的鋁源，在gan緩衝層上生長厚度為1nm的aln插入層；

向腔室同時通入流量為200sccm的鎵源和流量為50sccm的鋁源，在aln插入層上生長厚度為15nm的algan勢壘層；

向腔室通入流量為200sccm的鎵源，在algan勢壘層上生長厚度為2nm的gan帽層。

步驟二，在gan帽層上光刻出有源區，利用rie設備刻蝕非有源區的臺面。

(2.1)在gan帽層上光刻電隔離區域：

本步驟的具體實現與實施例一中的步驟(2a)相同；

(2.2)在gan帽層上刻蝕電隔離區域：

利用rie工藝刻蝕樣品的gan帽層和algan勢壘層，實現有源區的臺面隔離，其刻蝕的工藝條件為：採用的氣體為cl2和o2，腔室壓力為20mt，功率為200w，偏壓為100v，刻蝕時間為60s；

(2.3)去除電隔離區域外的光刻膠：

本步驟的具體實現與實施例一中的步驟(2c)相同；

步驟三，在gan帽層的有源區上製作源電極和漏電極。

本步驟的具體實現與實施例一中的步驟3相同；

步驟四，在樣品的整個表面上，利用pecvd工藝生長厚度為70nm的sin鈍化層。

將樣品放入pecvd設備，將樣品升溫並保持到250℃，生長鈍化層，生長鈍化層的工藝條件為：反應氣體為nh3和sih4，腔室壓力為600mtorr，rf功率為22w。

步驟五，在sin鈍化層上光刻凹槽柵區域，並利用rie工藝刻蝕掉凹槽柵區域的鈍化層。

(5.1)在sin鈍化層上光刻凹槽柵區域：

本步驟的具體實現與實施例一中的步驟(5a)相同；

(5.2)利用rie工藝刻蝕樣品凹槽柵區域的鈍化層，其刻蝕的工藝條件為：反應氣體為cf4和o2，流量分別為22sccm和6sccm，腔室壓力為10mtorr，功率為195w，自偏壓為95v。

步驟六，利用rie工藝刻蝕凹槽柵區域下方的algan勢壘層，形成開柵結構。

本步驟的具體實現與實施例一中的步驟6相同；

步驟七，根據勢壘層的剩餘厚度預判閾值電壓的範圍。

(7.1)根據公式計算出勢壘層的剩餘厚度其中vth為器件的閾值電壓，本實施例取0.5v，為金屬與半導體接觸的肖特基勢壘高度，σpz為勢壘層和緩衝層界面處的極化電荷面密度，ε為algan勢壘層的介電常數，將上述等式中的記為tcrb；

(7.2)本步驟的具體實現與實施例一中的步驟(7b)相同；

步驟八，根據開柵結構的導通電阻預判閾值電壓的範圍。

(8.1)根據關係式計算出開柵結構導通電阻ron的範圍，其中lg為器件設計的柵長，μch為溝道電子遷移率，σpz為勢壘層和緩衝層界面處的極化電荷面密度，tcr為形成二維電子氣所需的勢壘層最小厚度。將上述等式中的記為rcr；

(8.2)本步驟的具體實現與實施例一中的步驟(8b)相同；

步驟九，去除樣品鈍化層上剩餘的光刻膠並對凹槽進行等離子體修復。

(9.1)去除鈍化層上剩餘的光刻膠：

本步驟的具體實現與實施例一中的步驟(9a)相同；

(9.2)將樣品放入快速退火爐中，通入10min的氮氣，再在氮氣氣氛中將退火爐溫度設為290℃，進行2min的低溫退火。

步驟十，利用電子束蒸發工藝製作柵電極。

本步驟的具體實現與實施例一中的步驟10相同；

步驟十一，在樣品的整個表面上，利用pecvd工藝生長sin保護層。

(11.1)對完成柵電極製作的樣品進行表面清洗：

本步驟的具體實現與實施例一中的步驟(11a)相同；

(11.2)將清洗的樣品放入pecvd設備，將其升溫並保持到250℃，在樣品的整個表面上，生長厚度為180nm的sin保護層，其生長的工藝條件為：反應氣體為nh3和sih4，腔室壓力為600mtorr，rf功率為22w。

步驟十二，在sin保護層上光刻金屬互聯開孔區，並利用rie工藝依次刻蝕掉互聯開孔區的保護層和鈍化層。

本步驟的具體實現與實施例一中的步驟12相同；

步驟十三，在金屬互聯開孔區的源電極和漏電極以及未開孔刻蝕的sin保護層上光刻金屬互聯層區域，並利用電子束蒸發工藝製作金屬互聯層，用於引出源電極和漏電極，完成器件製作。

本步驟的具體實現與實施例一中的步驟13相同；

實施例三，在矽襯底上製作閾值電壓為0.8v的algan/gan增強型器件。

步驟a，在矽襯底上，利用mocvd工藝，自下而上依次生長gan緩衝層、aln插入層、algan勢壘層和gan帽層。

(a1)將矽襯底放入mocvd設備，將其升溫並保持到1100℃，再設置腔室的生長壓力為60torr，氫氣流量為6000sccm，氨氣流量為4000sccm；

(a2)向腔室通入流量為200sccm的鎵源，在矽襯底上生長厚度為800nm的gan緩衝層；

向腔室通入流量為20sccm的鋁源，在gan緩衝層上生長厚度為2nm的aln插入層；

向腔室同時通入流量為200sccm的鎵源和流量為50sccm的鋁源，在aln插入層上生長厚度為30nm的algan勢壘層；

向腔室通入流量為200sccm的鎵源，在algan勢壘層上生長厚度為1.5nm的gan帽層。

步驟b，在gan帽層上光刻出有源區，利用rie設備刻蝕非有源區的臺面。

(b1)在gan帽層上光刻電隔離區域：

本步驟的具體實現與實施例一中的步驟(2a)相同；

(b2)在gan帽層上刻蝕電隔離區域：

利用rie工藝刻蝕樣品的gan帽層和algan勢壘層，實現有源區的臺面隔離，其刻蝕的工藝條件為：採用的氣體為cl2和o2，腔室壓力為20mt，功率為205w，偏壓為105v，刻蝕時間為150s；

(b3)去除電隔離區域外的光刻膠：

本步驟的具體實現與實施例一中的步驟(2c)相同；

步驟c，在gan帽層的有源區上製作源電極和漏電極。

本步驟的具體實現與實施例一中的步驟3相同；

步驟d，在樣品的整個表面上，利用pecvd工藝生長厚度為80nm的sin鈍化層。

將樣品放入pecvd設備，將樣品升溫並保持到250℃，生長鈍化層，生長鈍化層的工藝條件為：反應氣體為nh3和sih4，腔室壓力為600mtorr，rf功率為22w。

步驟e，在sin鈍化層上光刻凹槽柵區域，並利用rie工藝刻蝕掉凹槽柵區域的鈍化層。

(e1)在sin鈍化層上光刻凹槽柵區域：

本步驟的具體實現與實施例一中的步驟(5a)相同；

(e2)利用rie工藝刻蝕樣品凹槽柵區域的鈍化層，其刻蝕的工藝條件為：反應氣體為cf4和o2，流量分別為20sccm和8sccm，腔室壓力為12mtorr，功率為205w，自偏壓為105v。

步驟f，利用rie工藝刻蝕凹槽柵區域下方的algan勢壘層，形成開柵結構。

本步驟的具體實現與實施例一中的步驟6相同；

步驟g，根據勢壘層的剩餘厚度預判閾值電壓的範圍。

(g1)根據公式計算出勢壘層的剩餘厚度其中vth為器件的閾值電壓，本實施例取0.8v，為金屬與半導體接觸的肖特基勢壘高度，σpz為勢壘層和緩衝層界面處的極化電荷面密度，ε為algan勢壘層的介電常數，將上述等式中的記為tcrb；

(g2)本步驟的具體實現與實施例一中的步驟(7b)相同；

步驟h，根據開柵結構的導通電阻預判閾值電壓的範圍。

(h1)根據關係式計算出開柵結構導通電阻ron的範圍，其中lg為器件設計的柵長，μch為溝道電子遷移率，σpz為勢壘層和緩衝層界面處的極化電荷面密度，tcr為形成二維電子氣所需的勢壘層最小厚度。將上述等式中的記為rcr；

(h2)本步驟的具體實現與實施例一中的步驟(8b)相同；

步驟i，去除樣品鈍化層上剩餘的光刻膠並對凹槽進行等離子體修復。

(i1)去除鈍化層上剩餘的光刻膠：

本步驟的具體實現與實施例一中的步驟(9a)相同；

(i2)將樣品放入快速退火爐中，通入11min的氮氣，再在氮氣氣氛中將退火爐溫度設為310℃，進行3min的低溫退火。

步驟j，利用電子束蒸發工藝製作柵電極。

本步驟的具體實現與實施例一中的步驟10相同；

步驟k，在樣品的整個表面上，利用pecvd工藝生長sin保護層。

(k1)對完成柵電極製作的樣品進行表面清洗：

本步驟的具體實現與實施例一中的步驟(11a)相同；

(k2)將清洗的樣品放入pecvd設備，將其升溫並保持到250℃，在樣品的整個表面上，生長厚度為220nm的sin保護層，其生長的工藝條件為：反應氣體為nh3和sih4，腔室壓力為600mtorr，rf功率為22w。

步驟l，在sin保護層上光刻金屬互聯開孔區，並利用rie工藝依次刻蝕掉互聯開孔區的保護層和鈍化層。

本步驟的具體實現與實施例一中的步驟12相同；

步驟m，在金屬互聯開孔區的源電極和漏電極以及未開孔刻蝕的sin保護層上光刻金屬互聯層區域，並利用電子束蒸發工藝製作金屬互聯層，用於引出源電極和漏電極，完成器件製作。

本步驟的具體實現與實施例一中的步驟13相同；

以上實施例僅用以說明本發明的技術方案，不構成對本發明的任何限制，顯然對於本領域的專業人員來說，在了解了本發明的內容和原理後，都可能在不背離本發明原理、結構的情況下，進行形式和細節上的各種修正和改變，但是這些基於本發明思想的修正和改變仍在本發明的權利要求保護範圍之內。