[發明專利]一種基于氮化鋁阻擋層的GaN_HEMT器件制備方法

在審

• 申請號: 201711385739.9
• 申請日: 2017-12-20
• 公開（公告）號: CN108133961A
• 公開（公告）日: 2018-06-08
• 發明（設計）人: 林書勛
• 申請（專利權）人: 成都海威華芯科技有限公司
• 主分類號: H01L29/778
• 分類號: H01L29/778;H01L29/06;H01L21/335
• 代理公司: 成都華風專利事務所(普通合伙) 51223
• 代理人: 徐豐;張巨箭

本發明涉及一種基于氮化鋁阻擋層的GaN_HEMT器件制備方法，包括以下步驟：a1、歐姆接觸制備；a2、有源區隔離；a3、氮化鋁阻擋層淀積：在上述完成有源區隔離的晶圓上淀積氮化鋁阻擋層；a4、表面鈍化層淀積：在上述完成氮化鋁阻擋層淀積的晶圓上繼續淀積表面鈍化層；a5、柵極接觸開孔；a6、氮化鋁阻擋層移除；a7、柵極金屬制備；a8、電極加厚及金屬互聯。本發明將氮化鋁阻擋層插入到GaN表面與鈍化層之間，在進行T型柵極制備的過程中，先通過干法刻蝕的方法刻蝕表面鈍化層，再使用較為簡便的濕法腐蝕方法移除氮化鋁層，實現柵極區域的開孔，而刻蝕對于氮化鋁的高選擇性，刻蝕能夠自動停止在氮化鋁之上，同時氮化鋁能夠阻擋刻蝕時對GaN表面的損傷。

技術領域

本發明涉及化合物半導體制造技術領域，特別是涉及一種基于氮化鋁阻擋層的GaN_HEMT器件制備方法。

背景技術

GaN HEMT器件作為第三代化合物半導體的代表器件，以其高電子遷移率、高擊穿電壓、高電流密度、高可靠性，廣泛應用于微波功率放大領域，是現代軍民通信系統、航空航天的首選器件。由于生長條件的不成熟，在GaN HEMT結構外延過程中不可避免的會在GaN材料的內部和表面產生缺陷，而這些缺陷是導致GaN HEMT電流崩塌的主要因素，嚴重影響器件的輸出功率，常規采用表面鈍化的方法來減小缺陷對輸出電流密度的影響。

在微波功率放大應用層面，需要采用T型柵極技術來使器件獲取更高的截止頻率，實現T型柵的方法是在表面鈍化層上使用干法刻蝕方法打開柵極接觸孔，二次光刻較大孔淀積金屬形成自對準的T型柵。在第一次開孔時，要保證表面鈍化層被移除干凈，干法刻蝕會損傷GaN表面，引起電流崩塌，柵泄漏電流等一系列器件可靠性問題，表面鈍化效果降低會導致器件輸出功率降低，嚴重影響器件性能和良率，不適用于大規模生產，因此新的工藝技術和方法亟待需要。

為了降低GaN HEMT表面缺陷對器件性能的影響，不同的鈍化層已經在GaN表面對電流崩塌有很好的抑制作用，但是柵極開孔所導致的損傷也是在GaN HEMT器件制備中不可忽視的因素。對于干法刻蝕在GaN表面造成損傷的修復方法主要有以下三種：1.熱處理過程，讓等離子體轟擊造成的化學鍵在高溫中重新成鍵，達到修復損傷的作用；2.濕法處理，使用硫酸銨、鹽酸等溶液對干法刻蝕產生的缺陷進行修復；3.干法處理，使用氮等離子體去填充表面的懸掛鍵以達到對表面缺陷的修復作用。但是，以上方法并沒有從根本上解決缺陷的問題，干法刻蝕導致的表面缺陷不能被完全修復，器件可靠性受到嚴重影響。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于氮化鋁阻擋層的GaN_HEMT器件制備方法，將薄層氮化鋁插入到GaN HEMT的表面和鈍化層之間，利用氟基刻蝕氮化鋁的高選擇比，實現在T型柵極制備過程中，柵極開孔能夠自動停止在氮化鋁之上，完全避免了等離子體對GaN表面的轟擊，不會在GaN表面產生附加的缺陷引起器件性能退化。

為了實現上述目的，本發明提供了以下技術方案：

本發明提供一種基于氮化鋁阻擋層的GaN_HEMT器件制備方法，包括以下步驟：

a1、歐姆接觸制備：在GaN HEMT結構上進行歐姆接觸制備形成源、漏極區域；

a2、有源區隔離：在上述制備好源漏歐姆接觸電極的晶圓上，進行有源區隔離；

a3、氮化鋁阻擋層淀積：在上述完成有源區隔離的晶圓上淀積氮化鋁阻擋層；

a4、表面鈍化層淀積：在上述完成氮化鋁阻擋層淀積的晶圓上繼續淀積表面鈍化層；

a5、柵極接觸開孔：在上述完成表面鈍化層淀積的晶圓上，以光刻膠作為刻蝕掩膜，使用干法或濕法刻蝕方法移除柵極區域的表面鈍化層；

a6、氮化鋁阻擋層移除：在上述完成柵極接觸開孔的晶圓上，使用濕法腐蝕移除柵極區域的氮化鋁阻擋層；