[發明專利]氮化鎵半導體器件的制備方法

在審

• 申請號: 201610178239.7
• 申請日: 2016-03-25
• 公開（公告）號: CN107230714A
• 公開（公告）日: 2017-10-03
• 發明（設計）人: 劉美華;孫輝;林信南;陳建國
• 申請（專利權）人: 北京大學;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: H01L29/778
• 分類號: H01L29/778;H01L21/768;H01L21/335
• 代理公司: 北京同立鈞成知識產權代理有限公司11205
• 代理人: 陶敏,劉芳

1.一種氮化鎵半導體器件的制備方法，其特征在于，包括：

在氮化鎵外延基底的表面上沉積氮化鎵，形成第一氮化鎵層，其中，所述氮化鎵外延基底包括由下而上依次設置的硅襯底層、第二氮化鎵層和第一氮化鋁鎵層；

在所述第一氮化鎵層的表面上沉積氮化鋁鎵，形成第二氮化鋁鎵層；

在所述第二氮化鋁鎵層的表面上沉積氮化硅，形成第一氮化硅層；

對所述第一氮化硅層進行干法刻蝕，形成相對設置的源極接觸孔和漏極接觸孔；

在所述源極接觸孔和所述漏極接觸孔內，沉積第一金屬層，其中，所述第一金屬層的高度大于所述源極接觸孔、所述漏極接觸孔的高度；

對干法刻蝕后的第一氮化硅層、以及所述第二氮化鋁鎵層進行干法刻蝕，形成柵極接觸孔，其中，所述柵極接觸孔的底部為所述第一氮化鎵層的上表面；

在所述柵極接觸孔內沉積氮化硅介質層之后，在所述柵極接觸孔內沉積第二金屬層，其中，所述第二金屬層的上表面高于所述第一氮化硅層的上表面。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一氮化硅層的厚度為350埃。

3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，在所述對所述第一氮化硅層進行干法刻蝕，形成相對設置的源極接觸孔和漏極接觸孔之后，還包括：

依次采用稀釋后的氫氟酸溶液、過氧化氫與氫氧化氨的混合溶液、過氧化氫與氯化氫的混合溶液，對整個器件的表面進行表面處理，以去除整個器件的表面上的雜質物。

4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述在所述源極接觸孔和所述漏極接觸孔內，沉積第一金屬層，包括：

在整個器件的表面上依次沉積第一鈦金屬層、鋁金屬層、第二鈦金屬層和氮化鈦層，以形成金屬合層，其中，所述第一鈦金屬層的厚度為200埃，所述鋁金屬層的厚度為1200埃，所述第二鈦金屬層的厚度為200埃，所述氮化鈦層的厚度為200埃；

對所述金屬合層進行光刻和刻蝕，以去除第一氮化硅層的表面上的金屬合層，以在所述源極接觸孔和所述漏極接觸孔內形成所述第一金屬層。

5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，在所述源極接觸孔和所述漏極接觸孔內，沉積第一金屬層之后，還包括：

利用氮氣氣體作為保護氣體，在840攝氏度的環境下對整個器件進行30秒的高溫退火處理，以通過相互接觸的所述第一金屬層與所述第二氮化鋁鎵層進行反應之后形成合金，以降低所述第一金屬層與所述第二氮化鋁鎵層的接觸電阻。

6.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，在所述對干法刻蝕后的第一氮化硅層、以及所述第二氮化鋁鎵層進行干法刻蝕，形成柵極接觸孔之后，還包括：

采用鹽酸溶液清洗所述柵極接觸孔，以去除所述柵極接觸孔內的雜質物。

7.根據權利要求1-6任一項所述的方法，其特征在于，所述在所述柵極接觸孔內沉積氮化硅介質層，包括：

在整個器件的表面沉積第二氮化硅層；

對所述第二氮化硅層進行干法刻蝕，去除所述第一金屬層的表面、所述第一氮化硅層的表面上的第二氮化硅層，并去除所述柵極接觸孔內的預設厚度的第二氮化硅層，以形成所述氮化硅介質層；

其中，所述氮化硅介質層的厚度為所述第二氮化鋁鎵層的厚度的一半。

8.根據權利要求1-6任一項所述的方法，其特征在于，所述在所述柵極接觸孔內沉積第二金屬層，包括：

在整個器件的表面上，依次沉積鎳金屬層、金金屬層；

對所述鎳金屬層、金金屬層進行光刻和刻蝕，以在所述柵極接觸孔內沉積第二金屬層，其中，所述第二金屬層構成整個器件的柵極。

9.根據權利要求1-6任一項所述的方法，其特征在于，在所述柵極接觸孔內沉積第二金屬層之后，還包括：

采用6英寸的硅工藝線對整個器件進行封裝處理。