[發明專利]高壓GaN MIS-HEMT器件及其制備方法

在審

• 申請號: 202310045518.6
• 申請日: 2023-01-30
• 公開（公告）號: CN115985949A
• 公開（公告）日: 2023-04-18
• 發明（設計）人: 馮旺;周國;付興中;譚永亮;秦龍;張曉磊;安國雨;劉相伍;劉育青;李雪榮;邵欣欣;張洋陽
• 申請（專利權）人: 北京國聯萬眾半導體科技有限公司
• 主分類號: H01L29/40
• 分類號: H01L29/40;H01L29/06;H01L29/20;H01L29/778;H01L21/335
• 代理公司: 石家莊輕拓知識產權代理事務所(普通合伙) 13128
• 代理人: 黃輝本

1.一種高壓GaN?MIS-HEMT器件制備方法，其特征在于包括如下步驟：

1）制備無柵場板的GaN?MIS-HEMT器件；

2）在無柵場板的GaN?MIS-HEMT器件上制備第一層柵場板（1）；

3）在具有第一層柵場板（1）的GaN?MIS-HEMT器件表面依次淀積第一鈍化介質層（2）與第二鈍化介質層（3）；

4）刻蝕或者腐蝕第二鈍化介質層（3）并終止于第一鈍化介質層（2），在相應位置預留出第二層柵場板設置位置（4）與第四層柵場板對準位置（5）；

5）在預留出的第二層柵場板設置位置（4）處制備制備第二層柵場板（6），并在第二層柵場板（6）上設置第三層柵場板（7），且第三層柵場板（7）在上下投影方向上與所述第一層柵場板（1）具有部分重疊；

6）在步驟5）后的器件表面淀積第三鈍化介質層（8）；

7）在第四層柵場板對準位置（5）上側的第三鈍化介質層（8）上形成第四層柵場板設置位置（9），在所述第四層柵場板設置位置（9）內設置第四層柵場板（10），并在所述第四層柵場板（10）的上側形成第五層柵場板（11），所述第五柵場板（11）在上下投影方向上與所述第三柵場板（7）具有部分重疊；

8）通過刻蝕或者腐蝕，將源電極（12）以及漏電極（13）上方的介質去掉，完成具有五層柵場板的高壓GaN?MIS-HEMT器件的制備。

2.如權利要求1所述的高壓GaN?MIS-HEMT器件制備方法，其特征在于，所述步驟1）具體包括如下步驟：

在襯底（14）上外延生長GaN緩沖層（15），在GaN緩沖層（15）上生長AlGaN勢壘層（16），從而形成二維電子氣（2DEG）；在AlGaN勢壘層（16）表面生長一層柵絕緣層（17），刻蝕或者腐蝕柵絕緣層（17）形成柵圖形，并在柵電極（18）下留有一定厚度的柵絕緣層（17），蒸發剝離制備柵電極（18）；刻蝕或者腐蝕柵絕緣層（17）以及部分AlGaN勢壘層（16），在AlGaN勢壘層（16）上形成源漏圖形，蒸發剝離制備源電極（12）與漏電極（13）。

3.如權利要求1所述的高壓GaN?MIS-HEMT器件制備方法，其特征在于，所述步驟2）具體包括如下步驟：

在步驟1）后器件的表面光刻形成第一層柵場板圖形，然后進行蒸發剝離，在所述第一層柵場板圖形上形成第一層柵場板（1），第一柵場板（1）金屬是Ti/Al、Ti/Ta/Al或Ti/Al/Ni/Au金屬體系，金屬厚度為300nm~1000?nm，場板寬度為1μm?~3?μm。

4.如權利要求1所述的高壓GaN?MIS-HEMT器件制備方法，其特征在于，所述步驟3）中：所述第一鈍化介質層（2）與第二鈍化介質層（3）是Si₃N₄或SiO₂，第一鈍化介質層（2）的厚度為300nm?~800?nm，第二鈍化介質層（3）的厚度為100nm?~500?nm。

5.如權利要求1所述的高壓GaN?MIS-HEMT器件制備方法，其特征在于，所述步驟4）具體包括如下步驟：

光刻所述第二鈍化介質層（3）形成對應需要刻蝕或者腐蝕的圖形，刻蝕或者腐蝕第二鈍化介質層（3）而不影響第一鈍化介質層（2），使得位于第二鈍化介質層（3）上的圖形從左至右分別為第二層柵場板設置位置（4）與第四層柵場板對準位置（5），其中第二層柵場板設置位置（4）的寬度1μm~3?μm，第四層柵場板對準位置（5）寬度為2μm?~5μm。

6.如權利要求1所述的高壓GaN?MIS-HEMT器件制備方法，其特征在于，所述步驟5）具體包括如下步驟：

在步驟4）后的器件上光刻形成第三層柵場板圖形，蒸發剝離，第二層柵場板自對準形成于左側的第二層柵場板設置位置（4）內；第三層柵場板（7）位于第二層柵場板（6）上方并與其相連，通過光刻、蒸發剝離工藝流程形成兩層柵場板；第二層柵場板金屬體系以及第三層柵場板金屬體系與第一層柵場板的金屬體系相同，第二層柵場板寬度為1μm~3μm，厚度為100nm?~500nm；第三層柵場板寬度為3μm?~7μm，厚度為300nm?~1000?nm。