[發(fā)明專利]具有雙工作模式的氮化鎵集成場效應(yīng)晶體管及其制備方法

有效

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• 申請日: 2020-11-05
• 公開（公告）號: CN112490287B
• 公開（公告）日: 2022-04-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 盧紅亮;陳丁波;張衛(wèi)
• 申請（專利權(quán)）人: 復(fù)旦大學(xué)
• 主分類號: H01L29/778
• 分類號: H01L29/778;H01L29/06;H01L21/335
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司 31200
• 代理人: 王潔平

1.一種具有雙工作模式的氮化鎵集成場效應(yīng)晶體管的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

（1）采用金屬有機化學(xué)氣相沉積MOCVD在Si（111）襯底上依次外延生長AlN非成核層，非摻雜的AlGaN緩沖層，碳摻雜的高阻GaN層，非摻雜的GaN溝道層和AlGaN勢壘層，獲得高性能AlGaN/GaN異質(zhì)結(jié)外延片；

（2）在步驟（1） 獲得的晶圓表面，采用等離子增強化學(xué)氣相沉積PECVD生長SiO₂薄膜作為選區(qū)外延的掩模層；

（3）在步驟（2）獲得的晶圓表面，通過紫外光刻暴露出選區(qū)生長的區(qū)域，然后采用BOE溶液對暴露區(qū)域進行濕法腐蝕，去除SiO₂掩模層，暴露出AlGaN/GaN外延片；

（4）對步驟（3）獲得的晶圓，采用Ar/BCl₃感應(yīng)耦合等離子ICP 刻蝕AlGaN/GaN外延片，在選區(qū)生長區(qū)域形成刻蝕凹槽，暴露出AlGaN/GaN異質(zhì)結(jié)側(cè)壁，然后將所得晶圓在丙酮、異丙醇和去離子水中依次超聲清洗去除光刻膠；

（5）在步驟（4）獲得的晶圓表面，再次采用MOCVD生長p-GaN，先采用NH₃氣流原位清洗晶圓表面，待溫度上升到生長溫度開始生長，生長結(jié)束后對晶圓進行原位退火，然后降溫取出晶圓；

（6）將步驟（5）獲得的晶圓置于BOE溶液中浸泡，去除所有SiO₂掩模層；

（7）在步驟（6）獲得的晶圓表面，通過光刻和ICP刻蝕工藝對GaN集成器件進行隔離，隔離刻蝕至高阻GaN層；

（8）在步驟（7）獲得的晶圓表面，通過光刻和電子束蒸發(fā)工藝，在器件區(qū)域的AlGaN/GaN表面制備n型歐姆接觸電極；

（9）在步驟（8）獲得的晶圓表面，通過光刻和電子束蒸發(fā)工藝，在器件區(qū)域的p-GaN表面制備p型歐姆接觸電極；

（10）在步驟（9）獲得的晶圓表面，采用原子層沉積ALD制備氧化鋁Al₂O₃薄膜柵氧層，同時作為集成器件的鈍化層；

（11）在步驟（10）獲得的晶圓表面，采用光刻、BOE濕法腐蝕的方法對歐姆接觸電極區(qū)域開孔，然后采用電子束蒸發(fā)同時制備柵電極、p電極Pad和n電極Pad，沉積的柵電極完全處于AlGaN/GaN異質(zhì)結(jié)之上，其靠近p-GaN的一側(cè)與ICP刻蝕側(cè)壁重合。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟（1）中，AlN非成核層的厚度為100-200 nm，非摻雜的AlGaN緩沖層的厚度為1-2 μm，碳摻雜的高阻GaN層的厚度為1-2μm，非摻雜的GaN溝道層的厚度為150-250 nm，AlGaN勢壘層的厚度為20-30 nm。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟（2）中，生長的SiO₂掩模層的厚度為100~500 nm。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟（3）中，BOE溶液濕法腐蝕的時間為30~150 s；步驟（4）中，ICP刻蝕的深度為100-200 nm；步驟（5）中，MOCVD生長的p-GaN厚度比步驟（4）的刻蝕深度厚10~20nm。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟（8）中，n電極結(jié)構(gòu)為Ti/Al/Ni/Au，其中Ti的厚度為10-30 nm，Al的厚度為60-180 nm，Ni的厚度為30-80 nm，Au的厚度為50-100nm；退火溫度為800~900℃，時間為30-60 s。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟（9）中，p電極結(jié)構(gòu)為Ni/Au，其中Ni的厚度為10-30 nm，Au的厚度為50-100nm；退火溫度為450-650 ℃，時間為3-5 min。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟（10）中，ALD生長的Al₂O₃厚度為20-30 nm。