[發明專利]一種GaN HEMT器件及制備方法

在審

• 申請號: 201810184785.0
• 申請日: 2018-03-06
• 公開（公告）號: CN108417628A
• 公開（公告）日: 2018-08-17
• 發明（設計）人: 高淵;李波;孫虎;周國;付興中;張力江
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第十三研究所
• 主分類號: H01L29/778
• 分類號: H01L29/778;H01L29/423;H01L21/335
• 代理公司: 石家莊國為知識產權事務所 13120
• 代理人: 夏素霞

1.一種GaN HEMT器件，其特征在于，包括襯底，所述襯底的上表面由下至上依次設有GaN外延層和柵介質層，還包括柵極、源電極和漏電極；

所述柵極、源電極和漏電極貫穿所述柵介質層與所述GaN外延層接觸；

所述柵介質層包括不同性質的第一柵介質層和第二柵介質層；

所述第一柵介質層上開設有貫穿所述第一柵介質層的第一柵槽，第二柵介質層上開設有貫穿所述第二柵介質層的第二柵槽；

所述第一柵槽側壁傾角小于所述第二柵槽側壁傾角；

所述柵極包括填充滿所述第一柵槽和第二柵槽的柵金屬，以及設置于所述第二介質層上表面且覆蓋所述第二柵槽的柵帽；

所述源電極和漏電極位于所述柵極兩側。

2.根據權利要求1所述的GaN HEMT器件，其特征在于，所述第一柵介質層厚度為50nm-100nm；所述第二柵介質層厚度為100nm-200nm。

3.根據權利要求1所述的GaN HEMT器件，其特征在于，所述第一柵槽側壁傾角為40°-60°。

4.根據權利要求1所述的GaN HEMT器件，其特征在于，所述第二柵槽側壁傾角為60°-80°。

5.根據權利要求1至4任一項所述的GaN HEMT器件，其特征在于，還包括用于保護所述柵極、源電極、漏電極和第二柵介質層的保護層。

6.一種GaN HEMT器件的制備方法，其特征在于，包括步驟：

選用半導體材料作為襯底，在所述襯底上表面形成GaN外延層；

在所述GaN外延層上表面形成第一柵介質層，在所述第一柵介質層上表面形成第二柵介質層；

在所述第二柵介質層上表面有源區以外區域采用離子注入工藝進行隔離；其中，所述有源區包括源電極區、漏電極區和柵極區；

在所述第二柵介質層上有源區以外的區域形成貫穿所述第二柵介質層的第二柵槽，在所述第一柵介質層上形成貫穿所述第一柵介質層的第一柵槽；其中，所述第一柵槽與第二柵槽位置對應；

通過真空蒸發工藝在所述第一柵槽和第二柵槽區域形成柵極；其中，所述柵極包括填充滿所述第一柵槽和第二柵槽的柵金屬，和在所述第二柵介質層上表面覆蓋所述第二柵槽的柵帽；

在所述柵極兩側的源電極區和漏電極區形成源電極和漏電極。

7.根據權利要求6所述的GaN HEMT器件制備方法，其特征在于，在所述GaN外延層上表面形成第一柵介質層，在所述第一柵介質層上表面形成第二柵介質層，包括：

在所述GaN外延層上表面通過高密度等離子體化學氣相沉積工藝制備厚度為50nm-100nm的SiN第一柵介質層；

在所述第一柵介質層上表面通過等離子體增強化學氣相沉積工藝制備厚度為100nm-200nm的SiN第二柵介質層。

8.根據權利要求6所述的GaN HEMT器件制備方法，其特征在于，依次在所述第二柵介質層上形成貫穿所述第二柵介質層的第二柵槽，在所述第一柵介質層上形成貫穿所述第一柵介質層的第一柵槽，包括：

通過光刻工藝在所述第二柵介質層上表面覆蓋第一光刻膠層，并通過曝光、顯影在所述第一光刻膠層得到柵槽區域；

通過電感耦合等離子體工藝依次刻蝕所述第二柵介質層和第一柵介質層，得到貫穿第二柵介質層的第二柵槽和貫穿第一柵介質層的第一柵槽；其中，第二柵介質層與光刻膠刻蝕選擇比為2:1-3:1，第一柵介質層與光刻膠刻蝕選擇比為1:1-1.5:1；

去除所述第一光刻膠層。

9.根據權利要求6所述的GaN HEMT器件制備方法，其特征在于，在所述柵極兩側的源電極區和漏電極區形成源電極和漏電極，包括：

通過光刻工藝在所述第二柵介質層上表面覆蓋第二光刻膠層，并通過刻蝕工藝在所述柵極兩側的源電極區和漏電極區形成源電極窗口和漏電極窗口；

通過真空蒸發工藝在所述源電極窗口和漏電極窗口形成源電極和漏電極；

剝離源漏電極以外的金屬，去除所述第二光刻膠層。

10.根據權利要求6-9任一項所述的GaN HEMT器件制備方法，其特征在于，還包括步驟：

在器件上表面通過淀積工藝形成用于保護所述柵極、源電極、漏電極和第二柵介質層的保護層。