[發明專利]通過p型鈍化實現增強型HEMT的方法

在審

• 申請號: 202110636811.0
• 申請日: 2016-06-08
• 公開（公告）號: CN113380623A
• 公開（公告）日: 2021-09-10
• 發明（設計）人: 宋亮;郝榮暉;付凱;于國浩;張曉東;范亞明;蔡勇;張寶順
• 申請（專利權）人: 蘇州能屋電子科技有限公司
• 主分類號: H01L21/335
• 分類號: H01L21/335;H01L29/06;H01L29/778
• 代理公司: 北京方圓嘉禾知識產權代理有限公司 11385
• 代理人: 楊金娟

本發明公開了一種通過p型鈍化實現增強型HEMT的方法，其包括：提供主要由第一、第二半導體組成的異質結構，第二半導體分布于第一半導體上，并具有寬于第一半導體的帶隙，且異質結構中形成有二維電子氣；在第二半導體上形成p型摻雜的第三半導體；對第三半導體中除柵下區域之外的其余區域進行鈍化處理，使p型摻雜區僅存在于柵下區域，所述柵下區域分布在所述HEMT器件的柵極正下方；制作與異質結構連接的源、漏、柵極，并使所述源、漏極能夠通過所述二維電子氣電連接，且使所述柵極分布于源、漏極之間。本發明還公開了一種增強型HEMT。本發明具有工藝簡單，重復性高，器件性能穩定優良，成本低廉，易于進行大規模生產等優點。

本申請為2016年06月08日提交中國專利局、申請號為201610403535.2、發明名稱為“通過p型鈍化實現增強型HEMT的方法及增強型HEMT”的中國專利申請的分案申請。

技術領域

本發明涉及一種通過p型鈍化實現增強型HEMT的方法，屬于微電子工藝領域。

背景技術

HEMT器件是充分利用半導體的異質結構(Heterostructure)結構形成的二維電子氣而制成的，與Ⅲ-Ⅵ族(如AlGaAs/GaAs HEMT)相比，Ⅲ族氮化物半導體由于壓電極化和自發極化效應，在異質結構(如AlGaN/GaN)中能夠形成高濃度的二維電子氣。所以在使用Ⅲ族氮化物制成的HEMT器件中，勢壘層一般不需要進行摻雜。同時，Ⅲ族氮化物具有大的禁帶寬度、較高的飽和電子漂移速度、高的臨界擊穿電場和極強的抗輻射能力等特點，能夠滿下一代電力電子系統對功率器件更大功率、更高頻率、更小體積和更高溫度的工作的要求。

現有的Ⅲ族氮化物半導體HEMT器件作為高頻器件或者高壓大功率開關器件使用時，特別是作為功率開關器件時，增強型HEMT器件與耗盡型HEMT器件相比更有助于提高系統的安全性、降低器件的損耗和簡化設計電路。目前實現增強型HEMT主要的方法有薄勢壘層、凹柵結構、p型蓋帽層和F處理等技術，但這些技術都存在不足。例如，薄的勢壘層技術不需使用刻蝕工藝，所以帶來的損傷小，但是由于較薄的勢壘層，器件的飽和電流較小。凹柵結構解決了飽和電流較小的問題，但是一般的HEMT器件之中勢壘層只有20-30nm，采用刻蝕工藝形成凹柵結構的工藝難于控制，重復性較差。又例如，F等離子處理也能實現增強型HEMT器件，并且不需要刻蝕，但是F的等離子體在注入的過程中也會刻蝕勢壘層，造成器件性能的降低。p型蓋帽層同樣需要刻蝕工藝，工藝難于控制，重復性較差，同時產生界面態，影響器件的穩定性。

因而，業界亟待發展出一種易于實施，重復性好，且能有效保證器件性能的增強型HEMT器件的實現方法。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明的主要目的在于提出一種通過p型鈍化實現增強型HEMT的方法及增強型HEMT。

為實現前述發明目的，本發明采用的技術方案包括：

本發明提供了一種通過p型鈍化實現增強型HEMT的方法，由以下步驟組成：

(1)在外延生長設備的反應室中對襯底表面進行處理；

(2)在襯底上外延生長AlGaN/GaN外延層及p-GaN，其中GaN的厚度為1μm-3μm；AlGaN的厚度為14nm-30nm，其中Al元素的摩爾含量為20％-30％，p-GaN的厚度為5-100nm，Mg摻雜濃度為10¹⁶量級，以能夠耗盡AlGaN/GaN異質結溝道內二維電子氣為準，從腔室取出以后利用有機溶液進行清洗并用高純氮氣進行吹洗；

(3)對清洗干凈的樣品進行光刻顯影，光刻膠采用AZ5214，曝光時間為6.5s，顯影時間為50s-60s，進行臺面隔離，可以采用離子注入或等離子體刻蝕；

(4)通過光刻，對源漏區域進行刻蝕，刻掉p型摻雜層，之后放入電子束沉積臺沉積歐姆接觸金屬Ti/Al/Ni/Au并進行剝離清洗，之后對樣品進行890℃30s退火形成歐姆接觸，分別為源極和漏極；