[發明專利]氮化鎵增強型器件及其制造方法

有效

• 申請號: 202011272874.4
• 申請日: 2020-11-13
• 公開（公告）號: CN112382662B
• 公開（公告）日: 2022-06-21
• 發明（設計）人: 王祥駿;彭立儀;邱昭瑋;邱顯欽;敖金平
• 申請（專利權）人: 寧波錸微半導體有限公司
• 主分類號: H01L29/778
• 分類號: H01L29/778;H01L21/335;H01L29/20;H01L29/06
• 代理公司: 北京細軟智谷知識產權代理有限責任公司 11471
• 代理人: 張雄

1.一種氮化鎵增強型器件的制造方法，其特征在于，包括：

在襯底(1)的表面生長成核緩沖層(2)；

在所述成核緩沖層(2)遠離所述襯底(1)的一側生長氮化鎵溝道層(3)；

在所述氮化鎵溝道層(3)上生長超薄鋁鎵氮勢壘層(4)；

在所述超薄鋁鎵氮勢壘層(4)上生長氮化鎵帽層；

通過刻蝕工藝去掉所述氮化鎵帽層的第一部分、并在暴露的所述超薄鋁鎵氮勢壘層(4)上使用金屬有機化學氣相沉積選擇性地生長鋁鎵氮再次生長層(5)；

在未去除的所述氮化鎵帽層的第二部分和所述鋁鎵氮再次生長層(5)上通過低壓化學氣相沉積含高比例硅基的氮化硅絕緣層(8)；

在所述氮化鎵帽層的第一部分區域移除部分所述氮化硅絕緣層(8)，并通過電子束蒸發和快速熱退火工藝分別制備漏極(6)和源極(7)；

在所述氮化鎵帽層的第二部分區域的所述氮化硅絕緣層(8)上通過電子束蒸發制備柵極(9)。

2.根據權利要求1所述的氮化鎵增強型器件的制造方法，其特征在于，還包括：

通過等離子體增強化學氣相沉積在所述氮化鎵帽層上沉積氧化硅掩模層，并使用稀釋的HF濕法蝕刻溶液對再生區進行圖形定義；

使用低損傷SF6+BCl3混合氣體通過干刻蝕工藝去除所述氮化鎵帽層的第一部分，在暴露的所述超薄鋁鎵氮勢壘層(4)上使用金屬有機化學氣相沉積選擇性地生長所述鋁鎵氮再次生長層(5)；

在完成選擇性地生長的所述鋁鎵氮再次生長層(5)使用HF移除掉所述掩模層。

3.根據權利要求1所述的氮化鎵增強型器件的制造方法，其特征在于，在沉積所述氮化硅絕緣層(8)時，SiH2Cl2的流量為150-200sccm，混合氣體中SiH2Cl2與NH3流量比4-6，溫度為800℃，壓強為180m托。

4.根據權利要求1所述的氮化鎵增強型器件的制造方法，其特征在于，所述超薄鋁鎵氮勢壘層(4)和所述鋁鎵氮再次生長層(5)的結構式為Al_xGa_1-xN，其中0x1，所述超薄鋁鎵氮勢壘層(4)的厚度為1-10nm，所述鋁鎵氮再次生長層(5)的厚度為10-30nm。

5.根據權利要求1所述的氮化鎵增強型器件的制造方法，其特征在于，所述襯底(1)的材料包括絕緣或半絕緣的藍寶石、硅、碳化硅、氮化鎵和金剛石中的一者或多者，且所述襯底(1)的尺寸范圍為2-8inch。

6.根據權利要求1所述的氮化鎵增強型器件的制造方法，其特征在于，所述成核緩沖層(2)采用金屬有機氣相外延沉積使用碳參雜以及鐵摻雜生長形成的半絕緣高質量的氮化鎵薄膜層，薄膜厚度范圍為100nm-10um，其中，所述成核緩沖層(2)包括有先生成的AlN成核層和再生成的GaN緩沖層。

7.根據權利要求1所述的氮化鎵增強型器件的制造方法，其特征在于，所述氮化鎵溝道層(3)采用金屬有機氣相外延沉積非故意摻雜生長形成的半絕緣高質量的氮化鎵溝道薄膜層，薄膜厚度范圍為50-500nm。

8.根據權利要求1所述的氮化鎵增強型器件的制造方法，其特征在于，所述漏極(6)和所述源極(7)采用鈦/鋁/鎳/金,在氮氣環境下，經過15-600s的200℃-1000℃的升溫退火工藝,并與所述鋁鎵氮再次生長層(5)形成歐姆接觸。

9.根據權利要求1所述的氮化鎵增強型器件的制造方法，其特征在于，所述柵極(9)為肖特基結構或者金屬-絕緣層-半導體結構。

10.一種氮化鎵增強型器件，其特征在于，基于如權利要求1-9任意一項所述的氮化鎵增強型器件的制造方法，包括有襯底(1)、位于所述襯底(1)表面的成核緩沖層(2)、位于所述成核緩沖層(2)遠離所述襯底(1)一側的氮化鎵溝道層(3)、位于所述溝道遠離所述成核緩沖層(2)一側的超薄鋁鎵氮勢壘層(4)、位于所述超薄鋁鎵氮勢壘層(4)遠離所述氮化鎵溝道層(3)一側的鋁鎵氮再次生長層(5)、沉積在所述超薄鋁鎵氮勢壘層(4)和所述鋁鎵氮再次生長層(5)上的氮化硅絕緣層(8)、位于所述氮化硅絕緣層(8)和所述超薄鋁鎵氮勢壘層(4)之間的氮化鎵帽層、與所述鋁鎵氮再次生長層(5)歐姆接觸的源極(7)和漏極(6)、以及位于所述氮化硅絕緣層(8)遠離所述氮化鎵帽層一側的柵極(9)。