[發明專利]GaN基HEMT器件的制備方法

有效

• 申請號: 202011410376.1
• 申請日: 2020-12-04
• 公開（公告）號: CN112530803B
• 公開（公告）日: 2022-05-17
• 發明（設計）人: 歐欣;石航寧;游天桂;伊艾倫;徐文慧
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海微系統與信息技術研究所
• 主分類號: H01L21/335
• 分類號: H01L21/335;H01L21/762;H01L21/78
• 代理公司: 上海泰博知識產權代理有限公司 31451
• 代理人: 錢文斌

1.一種GaN基HEMT器件的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

提供具有拋光面的GaN單晶晶片；

于所述GaN單晶晶片的所述拋光面上依次形成GaN緩沖層、GaN溝道層、AlN插入層、AlGaN勢壘層以及GaN帽層；

自所述GaN帽層的表面進行離子注入，于所述GaN緩沖層的預設深度處形成缺陷層，其中，所述GaN緩沖層的厚度范圍為100nm～10μm，所述GaN緩沖層的所述預設深度為50nm～10μm；

于所述GaN帽層的表面形成第一鍵合介質層；

提供支撐襯底；

于所述支撐襯底的表面形成第二鍵合介質層；

鍵合所述第一鍵合介質層及第二鍵合介質層；

進行退火處理，沿所述缺陷層進行剝離，形成損傷層；

進行表面處理，去除所述損傷層及GaN緩沖層；

形成與所述GaN溝道層相接觸的電極，所述電極包括源電極、漏電極，以及柵電極。

2.根據權利要求1所述的GaN基HEMT器件的制備方法，其特征在于：所述GaN溝道層的厚度范圍為50nm～200nm；所述AlN插入層的厚度為0.1nm～2nm；所述AlGaN勢壘層的厚度范圍為5nm～35nm；所述GaN帽層的厚度為1nm～3nm。

3.根據權利要求1所述的GaN基HEMT器件的制備方法，其特征在于：所述AlGaN勢壘層為Al_xGa_1-xN層，其中，0＜x＜1。

4.根據權利要求1所述的GaN基HEMT器件的制備方法，其特征在于：所述離子注入包括H離子注入及He離子注入中的一種或組合；當采用H離子注入時，所述H離子的注入能量包括7keV～1.1MeV，注入劑量包括1×10¹⁷ions/cm²～1×10¹⁸ions/cm²。

5.根據權利要求1所述的GaN基HEMT器件的制備方法，其特征在于：所述支撐襯底包括硅單晶晶片、表面為氧化硅的硅晶片、碳化硅單晶晶片、金剛石晶片、藍寶石晶片及金屬片中的一種；所述金屬片包括Ag金屬片、Cu金屬片、Au金屬片及Al金屬片中的一種。

6.根據權利要求1所述的GaN基HEMT器件的制備方法，其特征在于：所述第一鍵合介質層包括納米硅、氧化硅、氧化鋁及氮化硅中的一種，所述第二鍵合介質層包括納米硅、氧化硅、氧化鋁及氮化硅中的一種；所述第一鍵合介質層的厚度范圍為1nm～10μm，所述第二鍵合介質層的厚度范圍為1nm～10μm。

7.根據權利要求1所述的GaN基HEMT器件的制備方法，其特征在于：所述退火處理包括在真空、氮氣、氬氣、氫氣、氨氣及氯化氫氣中的至少一種所形成的氣氛下進行，其中，退火溫度包括300℃～800℃，退火時間包括1min～24h。

8.根據權利要求1所述的GaN基HEMT器件的制備方法，其特征在于：所述表面處理的方法包括高溫退火、化學機械拋光、濕法腐蝕及離子束刻蝕中的一種。

9.根據權利要求1所述的GaN基HEMT器件的制備方法，其特征在于：形成所述電極的步驟包括：

在所述GaN溝道層上依次形成Ti/Al/Ni/Au，并在氮氣氛圍下退火，形成與所述GaN溝道層相接觸的歐姆接觸源電極和歐姆接觸漏電極；

在所述GaN溝道層上依次形成Ni/Au，形成與所述GaN溝道層相接觸的肖特基接觸柵電極。

10.根據權利要求1～9中任一所述的GaN基HEMT器件的制備方法，其特征在于：所述GaN基HEMT器件包括N極性面GaN基HEMT器件或Ga極性面GaN基HEMT器件。