功率器件是电力转换的重要部件,其性能是影响电力转换效率的关键因素。发展了将近60年的硅基功率器件已经无法满足人们日益增长的性能需求,因此,亟需找到一种新的半导体材料来取代硅。氮化镓（GaN）具有禁带宽度大、电子饱和速度大、临界击穿电场高等优异的性能,被视为最佳的继承者。基于GaN半导体材料的高电子迁移率晶体管（HEMT）是一种异质结器件,能够在高压、高频、高温等更为恶劣环境下工作,被汽车电子、电力供应、轨道交通、航空航天以及武器装备等重要领域所青睐。由于极化效应的存在,常规AlGaN/GaN HEMT是一种常开型器件,考虑到驱动电路复杂性以及系统可靠性等方面的影响,开发出一种增强型GaN HEMT器件是非常有必要的,本次实验采用凹槽栅技术实现增强型Al₂O₃/AlGaN/GaN MIS-HEMT器件,该技术是利用栅槽的刻蚀深度,对阈值电压进行调控,是一种简单高效的实现增强型器件的方式,但栅槽刻蚀带来的损伤以及界面态会严重影响器件的性能,因此,如何开发出一种高效高质量的栅槽刻蚀技术成为了研究重点。首先,本文在前期的工作基础上,进一步通过实验的方式对GaN HEMT器件中的欧姆接触进行了优化,当退火条件为850℃/35 s、势垒层刻蚀深度为8 nm时,获得了0.60Ω·mm的欧姆接触电阻。然后,在最为关键的凹槽栅刻蚀方面,研究了感应耦合等离子体（ICP）干法刻蚀技术与高温热氧化湿法刻蚀技术各自的原理及特点,ICP干法刻蚀技术效率高、成本低,高温热氧化湿法刻蚀技术质量高、损伤小,因此,本实验充分利用了二者的优势,采用了一种先ICP干法刻蚀后高温热氧化湿法刻蚀相结合地两步法刻蚀技术,该方法是一种高效高质量、低损低成本的自停止刻蚀技术,能够获得更高质量的刻蚀界面。最后,采用ICP干法刻蚀技术与两步法刻蚀技术成功制备出了两种增强型Al₂O₃/AlGaN/GaN MIS-HEMT器件,并且阈值电压均超过了+3 V。通过对比分析可知,采用两步法栅槽刻蚀工艺制备的器件在性能方面具有饱和输出电流较大、电流开关比高、阈值电压回滞小、栅压摆幅大、关态泄漏电流小以及击穿电压高等众多优势。因此,两步法栅槽刻蚀技术可用于制备高性能的凹槽栅增强型GaN HEMT器件。