[發明專利]一種基于槽柵高壓器件及其制作方法

有效

• 申請號: 201410033269.X
• 申請日: 2014-01-22
• 公開（公告）號: CN103794643A
• 公開（公告）日: 2014-05-14
• 發明（設計）人: 馮倩;杜鍇;馬曉華;鄭雪峰;代波;郝躍
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: H01L29/10
• 分類號: H01L29/10;H01L21/336;H01L29/778
• 代理公司: 北京世譽鑫誠專利代理事務所(普通合伙) 11368
• 代理人: 郭官厚

1.一種基于槽柵高壓器件，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勢壘層，所述AlGaN勢壘層上間隔設有源極、柵極和復合漏極，所述柵極和復合漏極之間還設有線性AlGaN勢壘層，AlGaN勢壘層的部分區域上方外延有線性AlGaN層，線性AlGaN層的部分區域上方外延有p-GaN層，p-GaN層上設有基極，上述結構的頂層還間隔淀積有鈍化層，所述鈍化層的間隔內淀積有加厚電極。

2.根據權利要求1所述的一種基于槽柵高壓器件，其特征在于，所述襯底為藍寶石、碳化硅、GaN和MgO中的一種或多種。

3.根據權利要求1所述的一種基于槽柵高壓器件，其特征在于，所述AlGaN勢壘層中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.根據權利要求1所述的一種基于槽柵高壓器件，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，線性AlGaN層的厚度為L，其中任一厚度L1處的Al組分含量為(y-x)×L1/L。

5.根據權利要求1所述的一種基于槽柵高壓器件，其特征在于，所述鈍化層內包括SiN、Al₂O₃和HFO₂中的一種或多種。

6.根據權利要求1所述的一種基于槽柵高壓器件，其特征在于，所述柵極和復合漏極之間的p-GaN層和線性AlGaN層同時存在的區域寬度d₁>0，僅有線性AlGaN層的區域寬度d₂>0,僅有AlGaN勢壘層的區域寬度為d₃≥0.5μm。

7.根據權利要求1至7中任一項所述的一種基于槽柵高壓器件，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勢壘層中Al的組分含量。

8.根據權利要求8所述的一種基于槽柵高壓器件，其特征在于，用InGaN層代替p-GaN層。

9.一種基于槽柵高壓器件的制作方法，其特征在于，包括：

（1）對外延生長的p-GaN/線性AlGaN/AlGaN/GaN材料進行有機清洗的步驟；

（2）對清洗干凈的AlGaN/GaN材料進行光刻和干法刻蝕，形成有源區臺面的步驟；

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

（4）對器件進行光刻，然后放入電子束蒸發臺中淀積歐姆接觸金屬Ti/Al/Ni/Au，并進行剝離，最后在氮氣環境中進行850℃，35s的快速熱退火，形成歐姆接觸的步驟；

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

（6）對器件進行光刻，形成基極區域，然后放入電子束蒸發臺中淀積Ni/Au并進行剝離，最后在大氣環境中進行550℃，10min的退火，形成基極歐姆接觸的步驟；

（7）對完成基極制備的器件進行光刻，形成柵極刻蝕區域，再放入ICP干法刻蝕反應室中，將AlGaN勢壘層刻蝕掉5～10nm，然后再去除刻蝕殘留物，形成槽柵結構的步驟；

（8）對器件進行光刻，形成柵極金屬以及漏極場板區域，然后放入電子束蒸發臺中淀積Ni/Au并進行剝離，完成柵電極以及漏極場板制備的步驟；

（9）對完成柵電極及漏極場板制備的器件放入PECVD反應室淀積SiN鈍化膜的步驟；

（10）對器件進行清洗、光刻顯影，放入ICP干法刻蝕反應室中，將源極、柵極和復合漏極上面覆蓋的SiN薄膜刻蝕掉的步驟；

（11）對器件再次進行清洗、光刻顯影，并放入電子束蒸發臺中淀積Ti/Au加厚電極，完成整體器件的制備。

10.根據權利要求9所述的一種基于槽柵高壓器件的制作方法，其特征在于，

步驟（1）中，采用流動的去離子水清洗并放入HCl:H₂O=1:1的溶液中進行腐蝕30～60s，最后用流動的去離子水清洗并用高純氮氣吹干；

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

步驟（5）中，ICP干法刻蝕反應室中的工藝條件為：上電極功率為200W，下電極功率為20W，反應室壓力為1.5Pa，Cl₂的流量為10sccm,N₂的流量為10sccm，刻蝕時間為3min～5min；該步驟中，第一區域為p-GaN層和線性AlGaN層同時存在的區域，第二區域為僅有線性AlGaN層的區域；

步驟（7）中，ICP干法刻蝕反應室中的工藝條件為：上電極功率為200W，下電極功率為20W，反應室壓力為1.5Pa，Cl₂的流量為10sccm,N₂的流量為10sccm，并通過在HCl:H₂O=1:1溶液中處理30s，去除刻蝕殘留物；

步驟（9）中，PECVD反應室的工藝條件為：SiH₄的流量為40sccm，NH₃的流量為10sccm，反應室壓力為1～2Pa,射頻功率為40W，淀積200nm～300nm厚的SiN鈍化膜；

步驟（10）中，ICP干法刻蝕反應室中的工藝條件為：上電極功率為200W，下電極功率為20W，反應室壓力為1.5Pa，CF₄的流量為20sccm,氬氣的流量為10sccm，刻蝕時間為10min。