[發(fā)明專利]一種對(duì)帽層access區(qū)域進(jìn)行不完全刻蝕方式的器件結(jié)構(gòu)及方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202310155693.0
• 申請(qǐng)日: 2023-02-22
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN116387156A
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-07-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 祝杰杰;馬曉華;秦靈潔;郭靜姝;劉思雨;郝躍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安電子科技大學(xué)
• 主分類號(hào): H01L21/335
• 分類號(hào): H01L21/335;H01L29/778
• 代理公司: 西安嘉思特知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 61230
• 代理人: 萬(wàn)艷艷

本發(fā)明涉及一種對(duì)帽層access區(qū)域進(jìn)行不完全刻蝕方式的器件結(jié)構(gòu)及方法，包括：選取外延基片；在P型GaN帽層上刻蝕出access區(qū)域；在源電極區(qū)域和漏電極區(qū)域制備歐姆接觸的源電極和漏電極；在外延基片上刻蝕有源區(qū)的電隔離區(qū)域；在源電極、漏電極、access區(qū)域的P型GaN帽層上制備鈍化層；刻蝕中間未被刻蝕的P型GaN帽層、鈍化層以制備Fin結(jié)構(gòu)，之后進(jìn)行氧化處理；在部分鈍化層和鈍化層之間的P型GaN帽層上制備T型的柵電極；在金屬互聯(lián)區(qū)域制備金屬互聯(lián)層，以完成器件結(jié)構(gòu)的制備。本發(fā)明在已長(zhǎng)有P型GaN帽層的外延基片上對(duì)access區(qū)域的P型GaN帽層進(jìn)行不完全刻蝕，利用Fin結(jié)構(gòu)及側(cè)壁氧化的方式得到增強(qiáng)型器件，利用Fin結(jié)構(gòu)與P型GaN帽層組合的方式，提高閾值電壓，增加?xùn)趴亍?/p>

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種對(duì)帽層access區(qū)域進(jìn)行不完全刻蝕方式的器件結(jié)構(gòu)及方法。

背景技術(shù)

第三代半導(dǎo)體材料有著較大的臨界擊穿場(chǎng)強(qiáng)，高的載流子遷移率，寬的禁帶寬度，高的飽和載流子速度，因此被廣泛用于制作高頻、高溫、高功率器件。GaN基器件應(yīng)用于光電子、電力電子和微波射頻領(lǐng)域。在光電子領(lǐng)域主要是用于LED、激光器、探測(cè)器等。在電力電子領(lǐng)域主要包括智能電網(wǎng)、高速軌道交通、新能源汽車(chē)以及消費(fèi)電子等，微波射頻領(lǐng)域主要是包含5G通訊、衛(wèi)星通訊以及雷達(dá)預(yù)警等。

隨著5G時(shí)代的到來(lái)，無(wú)線通訊系統(tǒng)中的射頻前端的需求和要求越來(lái)越高，是射頻前端的重要組成部分，放大器、低噪聲運(yùn)放、射頻開(kāi)關(guān)以及雙工器等器件所工作的射頻功率越來(lái)越高，為了使得射頻器件可以有著更高的工作頻率和輸出功率，這將要求器件的制造工藝更加精確以及材料的選擇要滿足射頻器件的性能要求。

由于要減小寄生效應(yīng)以及導(dǎo)通電阻的影響，射頻器件的尺寸一般很小，因此器件表面以及內(nèi)部的工藝處理變得更加困難，深寬比導(dǎo)致刻蝕深度不同，制作處理工藝以及設(shè)計(jì)微小的誤差將給器件本身的性能帶來(lái)較大的影響。為了使得器件的工作頻率更高，性能更加穩(wěn)定，器件表面的工藝精度要求更高，同時(shí)減小對(duì)柵下結(jié)構(gòu)、勢(shì)壘層、溝道層等重要結(jié)構(gòu)工藝處理次數(shù)。

現(xiàn)有的增強(qiáng)型器件為了提高器件的擊穿電壓以及輸出電流，一般都是大尺寸的功率器件。通常采用較厚(大于20nm)的勢(shì)壘層，為了不對(duì)柵下的結(jié)構(gòu)進(jìn)行工藝處理并得到增強(qiáng)型器件，一種方法是利用P-GaN帽層對(duì)溝道電子加以耗盡，進(jìn)而使得閾值電壓大于零。為了使得僅對(duì)柵下的電子加以耗盡，因此僅保留了柵下的P-GaN帽層，柵極區(qū)域之外的，即access區(qū)域的的P-GaN帽層要完全除去，而要除盡柵區(qū)域以外(access區(qū)域)的P-GaN帽層，一般利用刻蝕的方式對(duì)access區(qū)域的P-GaN材料進(jìn)行過(guò)刻，其中會(huì)除去部分(幾納米)的勢(shì)壘層材料。

為了除盡access區(qū)域的P-GaN帽層，一般采用等離子刻蝕的方式進(jìn)行過(guò)刻的處理，在把原本的access區(qū)域的P-GaN帽層除去的同時(shí)，會(huì)刻蝕幾納米的勢(shì)壘層。該方法雖然可以除盡P-GaN帽層，但是，由于等離子體刻蝕技術(shù)，需要在高功率的環(huán)境下，將通入的氣體轉(zhuǎn)化為等離子體，并對(duì)器件表面進(jìn)行轟擊，除去要刻蝕的材料，因此會(huì)給器件表面帶來(lái)很大的損傷。針對(duì)厚的勢(shì)壘層材料，表面的損傷對(duì)溝道載流子的影響可以忽略。但是，對(duì)于小尺寸的射頻，器件的橫向比減小的同時(shí)，縱向比也會(huì)進(jìn)一步減小，因此射頻器件中一般采用的是超薄的勢(shì)壘層，如鋁氮(AlN)、鈧鋁氮(ScAlN)等，這類材料有著較大的極化強(qiáng)度，可以在幾納米的厚度下，產(chǎn)生較多的載流子，進(jìn)而滿足大的輸出電流的需要。但是這種材料的表面狀態(tài)對(duì)溝道內(nèi)的電子影響很大。因此針對(duì)超薄勢(shì)壘層結(jié)構(gòu)，過(guò)刻帶來(lái)的問(wèn)題將很?chē)?yán)峻。再者，為實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)型，一般需要增加P-GaN的厚度，進(jìn)而可以完全耗盡溝道電子，但是會(huì)使得柵控能力的降低，進(jìn)而影響頻率特性。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種對(duì)帽層access區(qū)域進(jìn)行不完全刻蝕方式的器件結(jié)構(gòu)及方法。本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例提供了一種對(duì)帽層access區(qū)域進(jìn)行不完全刻蝕方式的器件結(jié)構(gòu)的制備方法，所述制備方法包括：