[發(fā)明專利]一種基于耗盡型高壓器件及其制作方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410029885.8
• 申請(qǐng)日: 2014-01-22
• 公開（公告）號(hào): CN103779412A
• 公開（公告）日: 2014-05-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馮倩;杜鍇;梁日泉;代波;郝躍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安電子科技大學(xué)
• 主分類號(hào): H01L29/778
• 分類號(hào): H01L29/778;H01L29/06;H01L21/335
• 代理公司: 北京世譽(yù)鑫誠(chéng)專利代理事務(wù)所(普通合伙) 11368
• 代理人: 郭官厚

1.一種基于耗盡型高壓器件，其特征在于，自下而上依次包括襯底、GaN緩沖層、GaN溝道層、AlN隔離層、本征AlGaN層和AlGaN勢(shì)壘層，所述AlGaN勢(shì)壘層上間隔設(shè)有源極、柵極和復(fù)合漏極，所述柵極和復(fù)合漏極之間還設(shè)有線性AlGaN勢(shì)壘層，AlGaN勢(shì)壘層的部分區(qū)域上方外延有線性AlGaN層，線性AlGaN層的部分區(qū)域上方外延有p-GaN層，p-GaN層上設(shè)有基極，上述結(jié)構(gòu)的頂層還間隔淀積有鈍化層，所述鈍化層的間隔內(nèi)淀積有加厚電極。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于耗盡型高壓器件，其特征在于，所述襯底為藍(lán)寶石、碳化硅、GaN和MgO中的一種或多種。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于耗盡型高壓器件，其特征在于，所述AlGaN勢(shì)壘層中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。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于耗盡型高壓器件，其特征在于，所述線性AlGaN層中Al的組份含量在0～1之間，且從x線性增加到y(tǒng)，線性AlGaN層的厚度為L(zhǎng)，其中任一厚度L1處的Al組分含量為(y-x)×L1/L。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于耗盡型高壓器件，其特征在于，所述鈍化層內(nèi)包括SiN、Al₂O₃和HFO₂中的一種或多種。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于耗盡型高壓器件，其特征在于，所述柵極和復(fù)合漏極之間的p-GaN層和線性AlGaN層同時(shí)存在的區(qū)域?qū)挾萪₁>0，僅有線性AlGaN層的區(qū)域?qū)挾萪₂>0,p-GaN層和線性AlGaN層均不存在的區(qū)域?qū)挾葹閐₃≥0.5μm。

7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的一種基于耗盡型高壓器件，其特征在于，用AlGaN溝道層代替GaN溝道層，AlGaN溝道層中Al的組分含量小于AlGaN勢(shì)壘層中Al的組分含量。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種基于耗盡型高壓器件，其特征在于，用InGaN層代替p-GaN層。

9.一種基于耗盡型高壓器件的制作方法，其特征在于，包括：

（1）對(duì)外延生長(zhǎng)的p-GaN/線性AlGaN/AlGaN/GaN材料進(jìn)行有機(jī)清洗的步

驟；

（2）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)面的步驟；

（3）對(duì)制備好臺(tái)面的AlGaN/GaN材料進(jìn)行光刻，形成p-GaN和線性AlGaN層的刻蝕區(qū)，再放入ICP干法刻蝕反應(yīng)室中，將柵極和源極之間全部區(qū)域以及柵極、源極和復(fù)合漏極上方的p-GaN層以及線性AlGaN層均刻蝕掉的步驟；

（4）對(duì)器件進(jìn)行光刻，然后放入電子束蒸發(fā)臺(tái)中淀積歐姆接觸金屬Ti/Al/Ni/Au，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，形成歐姆接觸的步驟；

（5）對(duì)制備好歐姆接觸的器件進(jìn)行光刻，形成p-GaN層的刻蝕區(qū)，再放入ICP干法刻蝕反應(yīng)室中，將柵極和復(fù)合漏極之間部分區(qū)域的p-GaN層刻蝕掉，同時(shí)形成柵極和復(fù)合漏極之間的第一區(qū)域和第二區(qū)域的步驟；

（6）對(duì)器件進(jìn)行光刻，形成基極區(qū)域，然后放入電子束蒸發(fā)臺(tái)中淀積Ni/Au并進(jìn)行剝離，最后在大氣環(huán)境中進(jìn)行550℃，10min的退火，形成基極歐姆接觸的步驟；

（7）對(duì)完成基極制備的器件進(jìn)行光刻，形成柵極金屬以及漏極場(chǎng)板區(qū)域，然后放入電子束蒸發(fā)臺(tái)中淀積Ni/Au并進(jìn)行剝離，完成柵電極以及漏極場(chǎng)板制備的步驟；

（8）對(duì)完成柵電極及漏極場(chǎng)板制備的器件放入PECVD反應(yīng)室淀積SiN鈍化膜的步驟；

（9）對(duì)器件進(jìn)行清洗、光刻顯影，放入ICP干法刻蝕反應(yīng)室中，將源極、柵極和復(fù)合漏極上面覆蓋的SiN薄膜刻蝕掉的步驟；

（10）對(duì)器件再次進(jìn)行清洗、光刻顯影，并放入電子束蒸發(fā)臺(tái)中淀積Ti/Au加厚電極，完成整體器件的制備。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種基于復(fù)合漏極的高壓器件的制作方法，其特征在于，

步驟（1）中，采用流動(dòng)的去離子水清洗并放入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?/p>

步驟（3）中，在ICP干法刻蝕反應(yīng)室中的工藝條件為：上電極功率為200W，下電極功率為20W，反應(yīng)室壓力為1.5Pa，Cl₂的流量為10sccm,N₂的流量為10sccm，刻蝕時(shí)間為5min～8min；

步驟（5）中，ICP干法刻蝕反應(yīng)室中的工藝條件為：上電極功率為200W，下電極功率為20W，反應(yīng)室壓力為1.5Pa，Cl₂的流量為10sccm,N₂的流量為10sccm，刻蝕時(shí)間為3min～5min；該步驟中，第一區(qū)域?yàn)閜-GaN層和線性AlGaN層同時(shí)存在的區(qū)域，第二區(qū)域?yàn)閮H有線性AlGaN層的區(qū)域；

步驟（8）中，PECVD反應(yīng)室的工藝條件為：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；

步驟（9）中，ICP干法刻蝕反應(yīng)室中的工藝條件為：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,氬氣的流量為10sccm，刻蝕時(shí)間為10min。