[發(fā)明專利]增強(qiáng)氮化鎵器件的介質(zhì)膜粘附性PECVD薄膜的方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202211157549.2
• 申請(qǐng)日: 2022-09-22
• 公開（公告）號(hào): CN115360087A
• 公開（公告）日: 2022-11-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 胡旭宏
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 徐州金沙江半導(dǎo)體有限公司
• 主分類號(hào): H01L21/02
• 分類號(hào): H01L21/02;H01L29/778;H01L33/00;H01L33/32;H01L33/44
• 代理公司: 徐州創(chuàng)榮知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 32353
• 代理人: 畢金鵬

本發(fā)明公開了增強(qiáng)氮化鎵器件的介質(zhì)膜粘附性PECVD薄膜的方法：(1)依次交替開/關(guān)沉積介質(zhì)膜,獲得介質(zhì)膜厚度10?40nm；(2)然后采用N2O和SiH4連續(xù)氣流方式沉積介質(zhì)膜,氣體流量比例為1：2到1：10，沉積8?15分鐘，獲得SiO₂厚度300?600nm，然后重復(fù)步驟(1)進(jìn)行脈沖沉積介質(zhì)膜厚度10?40nm的厚度；(3)在金屬電極上增加Pd金屬層，且厚度為20?50nm，Pd金屬層與介質(zhì)膜結(jié)合形成PdO，用于增介質(zhì)膜的質(zhì)量和粘性。本發(fā)明可以在現(xiàn)有工藝基礎(chǔ)上降低薄膜應(yīng)力，提高薄膜質(zhì)量，降低層間漏電流，提高器件的穩(wěn)定性和可靠性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及微電子技術(shù)領(lǐng)域，具體為增強(qiáng)氮化鎵器件的介質(zhì)膜粘附性PECVD薄膜的方法。

背景技術(shù)

氮化鎵(GaN)材料和硅(Si)相比，具有更大的禁帶寬度。同時(shí)GaN異質(zhì)結(jié)具有較高的電子遷移率和二維電子氣密度。所以，目前GaN材料在高電子遷移率晶體管(HEMT)、LED、光探測(cè)等電子器件或光電子器件領(lǐng)域被廣泛的應(yīng)用。薄膜沉積主要有兩個(gè)用途，一個(gè)是表面鈍化，一個(gè)是層間絕緣。表面鈍化和層間絕緣是實(shí)現(xiàn)高性能GaN器件的關(guān)鍵技術(shù)。氮化鎵器件的絕緣介質(zhì)膜主要是SiO2和Si3N4,主要通過PECVD，ALD，LPCVD等方法實(shí)現(xiàn)。PECVD由于其生長(zhǎng)速度快，生長(zhǎng)溫度低，可控性好，薄膜質(zhì)量?jī)?yōu)良而備受青睞。

以GaN HEMT為例，廣泛采取的制備方法是PECVD。采用SiH4+N2O在加熱和等離子氣氛下反應(yīng)沉積SiO2,采用SiH4+NH3在加熱和等離子氣氛下反應(yīng)沉積Si3N4。但是PECVD介質(zhì)膜的應(yīng)力一般很大，容易碎裂或剝離，在金屬電極的粘附性非常差，如何生長(zhǎng)低應(yīng)力強(qiáng)粘附性的介質(zhì)膜一直是困擾氮化鎵器件工藝的一個(gè)關(guān)鍵問題，本發(fā)明提出一種基于PECVD技術(shù)的薄膜沉積方法，本發(fā)明通過脈沖式沉積和連續(xù)沉積交互更迭方式沉積高質(zhì)量低應(yīng)力介質(zhì)薄膜，通過Pd金屬作為金屬電極和介質(zhì)膜之間的過渡層，可以有效增強(qiáng)薄膜的粘附性，制備的器件可用于高壓大功率應(yīng)用場(chǎng)合。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供增強(qiáng)氮化鎵器件的介質(zhì)膜粘附性PECVD薄膜的作方法，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

增強(qiáng)氮化鎵器件的介質(zhì)膜粘附性PECVD薄膜的方法，包括下列步驟：

(1)氮化鎵器件外延層結(jié)構(gòu)分別為襯底層、緩沖層、氮化鎵溝道材料層、AlN隔離層、AlGaN勢(shì)壘層及帽層，AlGaN勢(shì)壘層設(shè)有金屬電極，在AlGaN勢(shì)壘層表面用脈沖式PECVD沉積一層介質(zhì)膜，然后依次交替氣體開/關(guān)，獲得介質(zhì)膜厚度10-40nm；

(2)然后采用連續(xù)氣流方式沉積介質(zhì)膜,獲得介質(zhì)膜厚度300-600nm，然后重復(fù)步驟(1)進(jìn)行脈沖沉積介質(zhì)膜，獲得介質(zhì)膜厚度10-40nm；

(3)在金屬電極上增加Pd金屬層，Pd與介質(zhì)膜結(jié)合形成PdO，用于增介質(zhì)膜的質(zhì)量和粘性，其中金屬電極層為金屬電極Ti、金屬電極Au。

進(jìn)一步，所述步驟(1)中介質(zhì)膜為SiO₂，開啟N₂O氣體，然后關(guān)閉N₂O氣體，開啟SiH₄氣體，然后關(guān)閉SiH₄氣體，依次交替開/關(guān)N₂O和SiH₄沉積SiO₂。

進(jìn)一步，所述步驟(1)中開啟N₂O氣體及開啟SiH₄氣體的時(shí)間均為5-10s。

進(jìn)一步，所述步驟(1)中N₂O氣體及SiH₄氣體流量比例為1：2到1：10,重復(fù)交替開關(guān)操作10-20次，等離子體射頻功率20w-100w。

進(jìn)一步，所述步驟(2)中等離子體射頻功率50w-150w，沉積時(shí)間8-15分鐘。