[發(fā)明專利]一種具有Ga2

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010204555.3
• 申請日: 2020-03-21
• 公開（公告）號: CN111403481A
• 公開（公告）日: 2020-07-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王洪;高升;劉曉藝
• 申請（專利權(quán)）人: 中山市華南理工大學(xué)現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院;華南理工大學(xué)
• 主分類號: H01L29/778
• 分類號: H01L29/778;H01L23/31;H01L23/29;H01L21/56;H01L21/335
• 代理公司: 廣州粵高專利商標(biāo)代理有限公司 44102
• 代理人: 江裕強(qiáng)

本發(fā)明公開了一種具有Ga₂O₃/Al₂O₃保護(hù)層的HEMT器件及其制備方法。該器件包括AlGaN/GaN外延，AlGaN/GaN外延上表面的兩端分別連接源漏電極，源漏電極采用電子束蒸發(fā)與磁控濺射相結(jié)合的方法，在源漏電極進(jìn)行高溫退火前將整個晶圓進(jìn)行N₂O plasma處理,形成Ga₂O₃/Al₂O₃保護(hù)層后，進(jìn)行高溫退火過程，在源漏電極靠近源極側(cè)設(shè)置柵電極。Ga₂O₃/Al₂O₃保護(hù)層有效抑制了高溫退火過程中對(Al)GaN表面引入的界面態(tài)，且N₂O plasma處理過程對源漏電極的退火效果并無惡化效果。該具有Ga₂O₃/Al₂O₃保護(hù)層的HEMT器件的界面態(tài)密度低，具有優(yōu)異的高頻與動態(tài)特性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體領(lǐng)域AlGaN/GaN HEMT器件，特別涉及一種具有Ga₂O₃/Al₂O₃保護(hù)層的HEMT器件及其制備方法。

背景技術(shù)

GaN材料因具有高電子遷移率、低導(dǎo)通電阻、優(yōu)異的散熱能力以及高擊穿等特性，廣泛應(yīng)用于高頻功率放大器與高壓功率開關(guān)等場合。目前GaN HEMT器件歐姆接觸的形成還是依靠高溫退火過程（一般超過800℃），而高溫退火過程中，由于N₂的純度及真空度問題，在整個腔體氛圍中難免有O₂及H₂O等存在，使得在高溫退火過程中會在(Al)GaN表面發(fā)生氧化反應(yīng)，使得器件的表面態(tài)增多，造成器件的動態(tài)性能退化（T. Hashizume, et al, Appl.Surf. Sci., 2004，234(1-4)）。

部分學(xué)者就此問題提出了源漏電極區(qū)域激光退火的方法（M. Hou, et al,Electron. Lett., 2019, 55(11)），該方法避免了源漏電極以外的地方參與退火過程，優(yōu)化了器件的動態(tài)電阻；但存在自對準(zhǔn)及成本問題，使得難以批量使用。

N₂O plasma處理目前廣泛用于(Al)GaN界面的氧化方法，通過該方法，在(Al)GaN界面會形成一層薄的Ga₂O₃/Al₂O₃氧化膜，能夠有效地保護(hù)(Al)GaN界面，有效地抑制電流崩塌及減小寄生參數(shù)（M. H, et al, AIP Adv., 2019, 9(04)）。

綜上所述，N₂O plasma處理能夠形成Ga₂O₃/Al₂O₃薄膜，可以作為器件的鈍化層。傳統(tǒng)的CVD等方法沉積的薄膜通常的制備溫度在800℃以下，在高溫退火后薄膜容易發(fā)生龜裂現(xiàn)象，進(jìn)而造成器件的可靠性退化，因此傳統(tǒng)的鈍化工藝都在高溫退火過程后進(jìn)行；然而高溫退火前的鈍化有利于避免上述提到的高溫退火中在(Al)GaN表面發(fā)生氧化反應(yīng)致使動態(tài)性能退化。因此，本發(fā)明采用N₂O plasma處理形成Ga₂O₃/Al₂O₃鈍化層，該方法獲得的薄膜直接在(Al)GaN材料表面形成，在高溫退火后仍能保持較好的薄膜界面，一方面抑制了高溫退火過程引入的界面態(tài)，另一方面也起到了界面鈍化保護(hù)的作用，有助于提高器件的動態(tài)特性。

發(fā)明內(nèi)容