[發明專利]增強型GaN基功率器件及其制備方法在審

申請號：	201811227030.0	申請日：	2018-10-22
公開（公告）號：	CN109545851A	公開（公告）日：	2019-03-29
發明（設計）人：	張衛;盧紅亮;黃偉;蔣西西	申請（專利權）人：	復旦大學
主分類號：	H01L29/778	分類號：	H01L29/778;H01L21/335
代理公司：	上海正旦專利代理有限公司 31200	代理人：	陸飛;陸尤
地址：	200433 ***	國省代碼：	上海;31
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摘要：
搜索關鍵詞：	功率器件增強型退火電子束蒸發金屬引線掩蔽層襯底光刻刻蝕曝光去膠源極制備剝離半導體器件領域器件閾值電壓金屬硅集成電路漏電干法刻蝕漏極圖形歐姆接觸多晶硅兼容性器件區抑制柵有效地柵開口臺面淀積漏極
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【說明書】：

本發明屬于半導體器件領域，具體為一種增強型GaN基功率器件及其制備方法。本發明選用Si上AlGaN/GaN作為襯底，在襯底上曝光出歐姆接觸的源極和漏極圖形，電子束蒸發第一金屬，經過去膠剝離和退火后，形成器件的源極和漏極；然后形成掩蔽層，曝光出器件的臺面圖形，干法刻蝕所述掩蔽層和所述AlGaN層并過刻，形成器件區。光刻、刻蝕形成柵開口，淀積多晶硅，進行p型摻雜并退火，光刻、刻蝕形成P型多晶硅柵；最后，曝光金屬引線的圖形，電子束蒸發第二金屬，經過去膠剝離得到金屬引線，獲得增強型GaN基功率器件。本發明采用p型多晶硅柵，有效地抑制柵漏電，提高器件閾值電壓穩定性，并與硅集成電路工藝有較高的兼容性。

技術領域

本發明屬于半導體器件領域，具體涉及一種增強型GaN基功率器件及其制備方法。

背景技術

GaN材料是繼第一代Ge、Si半導體材料、第二代GaAs、InP化合物半導體材料之后的第三代半導體材料，由于其突出的材料特性，如它特有的極化效應，較大的禁帶寬度，高擊穿電場，高密度二維電子氣，高溫工作等，是制作高溫、高壓、高頻大功率微波功率器件的理想材料，這些優點決定了AlGaN/GaN HEMT將在微波功率方面有著光明的應用前景，耗盡型AlGaN/GaN HEMTs器件及其MMIC芯片已在相控陣雷達T/R組件中得到批量應用，這也預示高速數模電路，高速功率變換有望成為GaN器件的新應用，并將可能在后者成為主流Si功率半導體器件及其集成的有力競爭對手之一。

然而，傳統的AlGaN/GaN HEMT器件因極化效應，在源漏電極之間形成了天然的電子溝道，故需要在柵極加電壓后，才能耗盡柵極下方溝道中的二維電子氣，使溝道處于關斷狀態。因此，耗盡型GaN器件既不利于芯片的低功耗，還需增加輔助的負電源實現關斷功能，這與通用型電子系統標準兼容較困難。目前，研究人員分別提出了利用D-Mode GaN/N-MOS(Si)串聯的共源共柵結構（Cascode）、在AlGaN勢壘層上生長P-GaN蓋帽層實現增強型GaN器件，但由前者的電路架構引入了較多的片外寄生元件較嚴重地影響器件性能與可靠性，而P-GaN蓋帽層結構在器件開發中存在柵級電流I_g較大導致閾值電壓漂移、在柵極產生較大的熱功耗，以及刻蝕蓋帽層的工藝不易監控等諸多技術難題，并且在后續的GaN功率驅動設計與集成應用中又增加了較大的設計難度、還需提供安培級電流驅動能力的緩沖器（Buffer）驅動級。

發明內容

本發明的目的在于提供一種能有效地抑制柵漏電、提高器件閾值電壓穩定性的增強型GaN基功率器件及其制備方法。

本發明提供的增強型GaN基功率器件制備方法，包括以下步驟：

選用Si上AlGaN/GaN作為襯底；

在所述襯底上曝光出歐姆接觸的源極和漏極圖形，電子束蒸發第一金屬，經過去膠剝離和退火后，形成器件的源極和漏極；

形成掩蔽層，曝光出器件的臺面圖形，干法刻蝕所述掩蔽層和所述AlGaN層并過刻，形成器件區；

光刻、刻蝕形成柵開口；

淀積多晶硅，進行p型摻雜并退火，光刻、刻蝕形成p型多晶硅柵；以及

曝光金屬引線的圖形，電子束蒸發第二金屬，經過去膠剝離，得到金屬引線。

本發明制備方法中，優選為，所述掩蔽層為Si₃N₄。

本發明制備方法中，優選為，所述多晶硅的厚度為100 nm ~150 nm。

本發明制備方法中，優選為，所述p型多晶硅柵的摻雜濃度為5e¹⁸/cm³~3e¹⁹/cm³。