[發明專利]一種氮化鎵器件的加工方法和氮化鎵器件

有效

• 申請號: 201310172945.7
• 申請日: 2013-05-10
• 公開（公告）號: CN104143592B
• 公開（公告）日: 2017-09-26
• 發明（設計）人: 陳建國;張楓;劉蓬;謝春誠
• 申請（專利權）人: 北大方正集團有限公司;深圳方正微電子有限公司
• 主分類號: H01L33/00
• 分類號: H01L33/00;H01L33/30
• 代理公司: 北京同達信恒知識產權代理有限公司11291
• 代理人: 孔凡紅

技術領域

本發明涉及半導體領域，尤其涉及一種氮化鎵器件的加工方法和氮化鎵器件。

背景技術

目前，國際半導體產業已經進入以氮化鎵（GaN）材料、碳化硅（SIC）材料和金剛石等為代表的第三代寬禁帶半導體時代。氮化鎵材料具有寬的直接帶隙，強的原子鍵、高的熱導率、化學穩定性好等性質和強的抗輻照能力，在光電子、高溫大功率器件和高頻微波器件應用方面有著廣闊的前景。

絕大部分氮化鎵器件的制作工藝為：在襯底材料上外延生長成氮化鋁晶核（AlN nucleation），在成核層上生長氮化鎵外延，在氮化鎵外延生長氮化鎵層，然后在氮化鎵層上生長一層硅攙雜的氮化鋁鎵（AlGaN），在氮化鋁鎵和氮化鎵的溝道之間形成二維電子氣和異質結溝道，最后用一薄的鈍化層保護二維電子氣和異質結溝道的表面。

在制作以氮化鎵材料為基礎的二極管、晶體管和光探測器等氮化鎵器件的過程中，需要對氮化鎵器件進行刻蝕。刻蝕技術一般分為：濕法刻蝕技術和干法刻蝕技術。濕法刻蝕利用通過化學溶液的化學反應將不需要的薄膜去掉的圖形轉移方法，由于氮化鎵材料具有高的結合鍵能，穩定的化學性質（幾乎不被任何酸腐蝕），氮化鎵材料在一般溶液中幾乎不溶解。因此，氮化鎵器件的刻蝕一般不采用濕法刻蝕，而采用干法刻蝕。干法刻蝕利用具有一定能量的離子或原子通過離子的物理轟擊或化學腐蝕，或者兩種的協同作用，以達到刻蝕的目的。

由于現有技術中氮化鎵器件的特殊結構和刻蝕特性，現有技術中存在如下技術問題：

問題一：

如圖1所示，在氮化鎵器件的源極（S）和漏極（D）之間具有臺階。在該氮化鎵器件的表面墊積金屬層后，對該金屬層進行刻蝕，由于該氮化鎵器件的表面墊積的金屬層會與上述臺階的側壁形成90°的直角，還由于對氮化鎵器件進行刻蝕時需要硅片（wafer）的放置方向與刻蝕氣流垂直才能得到良好的刻蝕特性，因此墊積在該氮化鎵器件的臺階的側壁上的金屬很難被刻蝕干凈，會在氮化鎵器件的表面與上述臺階的側壁之間的90°直角內殘留，導致源極（S）和漏極（D）短接互連，造成氮化鎵器件短路。

圖2和圖3為圖1所示的氮化鎵器件沿柵極（AA’方向）的切面圖。

圖2為金屬刻蝕前的該氮化鎵器件的形貌，可見此時，在該氮化鎵器件的表面墊積的金屬層與該氮化鎵器件的臺階的側壁金屬形成了90°的直角。

圖3為金屬刻蝕后的該氮化鎵器件的形貌，可見此時，對該氮化鎵器件進行金屬刻蝕后，在該氮化鎵器件的表面與上述臺階的側壁之間的90°的直角內存在部分難以刻蝕掉的側壁金屬殘留，該側壁金屬殘留導致氮化鎵器件的源極（S）和漏極（D）形成短接互連，造成氮化鎵器件短路。

問題二：

圖4為圖1沿柵極方向（AA’方向）的切面圖。

如圖4所示，在氮化鎵器件的氮化鎵層和氮化鋁鎵層之間具有特殊的導電溝道。由于氮化鎵器件的特殊導電層為一層很薄的二維電子氣，在氮化鎵器件上制作柵極金屬時，當柵極金屬橫跨整個臺階時，柵極金屬會與上述導電溝道相接，導致氮化鎵器件漏電。

發明內容

本發明實施例提供一種氮化鎵器件的加工方法和氮化鎵器件，用于防止由于氮化鎵器件的源級（S）和漏極（D）短接互連造成的氮化鎵器件短路、以及由于氮化鎵器件的柵極金屬和氮化鎵器件的導電溝道相接造成的氮化鎵器件漏電的問題。

在所述氮化鎵器件的表面墊積一層氧化層，所述氧化層的材質為電絕緣材質；

對所述氧化層進行刻蝕，以保留所述氮化鎵器件的臺階的側壁上的氧化層、并去除掉所述臺階的側壁之外的其他部分的氧化層。

一種氮化鎵器件，該氮化鎵器件包括：

臺階、分別位于所述臺階的左右兩側的源級（S）和漏極（D）、和橫跨所述臺階的柵極（G）；以及，

在所述臺階的側壁上墊積有氧化層，所述氧化層的材質為電絕緣材質。

本發明實施例中，在氮化鎵器件的表面墊積一層氧化層，所述氧化層的材質為電絕緣材質，對所述氧化層進行刻蝕，以保留所述氮化鎵器件的臺階的側壁上的氧化層、并去除掉所述臺階的側壁之外的其他部分的氧化層。

如圖6所示，在氮化鎵器件的臺階的側壁上形成了一層氧化層，即側墻。加入該側墻后，使臺階的側壁上的氧化層與氮化鎵器件的表面之間的角度遠大于90°。在對氮化鎵器件的表面墊積的金屬層進行刻蝕時，可以完全的去除掉該臺階的前后兩側的金屬層，避免金屬刻蝕中臺階的前后兩側的側壁金屬殘留。有效的防止氮化鎵器件的源級和漏極之間的短接互連。并且，可以有效的隔離氮化鎵器件的柵極金屬和導電溝道，從而保護該氮化鎵器件的導電溝道，防止該氮化鎵器件漏電。