[发明专利]AlGaN/GaN MISHEMT器件的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于微电子技术领域，涉及化合物半导体金属-绝缘层-半导体场效应管的制作方法，用于高温、高频大功率器件的制作。

背景技术

以氮化镓GaN为代表的第三代宽禁带半导体具有大禁带宽度、高临界场强、高热导率、高载流子饱和速率、异质结界面二维电子气浓度高等优良特性，使其倍受人们的关注。尤其利用这种材料制作的金属肖特基场效应管MESFET、AlGaN/GaN异质结金属-绝缘层-半导体高电子迁移率晶体管MISHEMT器件在微波大功率方面有着无法比拟的优异性能。

通过在AlGaN/GaN异质结表面淀积一层致密、绝缘性能优良的纳米级绝缘介质，如SiO₂，SiN，Al₂O₃，制备得到AlGaN/GaN MISHEMT器件，与常规AlGaN/GaN异质结高电子迁移率晶体管HEMT相比较，该器件具有将栅极泄漏电流减小3-5个数量级；提高了器件的输入阻抗，易于构成功率放大器时的输入匹配；降低器件静态功耗，提高效率；提高了器件击穿电压，使该器件更适合高压工作；又可同时实现器件表面的钝化，抑制电流崩塌效应，提高器件的可靠性等优点。2004年P.D.Ye采用原子层淀积ALD法在AlGaN外延层表面淀积了3.5nm厚的Al₂O₃，在此基础上制备的AlGaN/GaN MISHEMT器件，通过测试发现AlGaN/GaNMISHEMT器件的栅极反向泄漏电流比AlGaN/GaN HEMT器件减小了2个数量级。

但是AlGaN外延层表面很容易在空气中形成自然氧化层，因此在AlGaN/GaN MISHEMT器件的制备工艺过程中，对该氧化层以及AlGaN外延层的适当处理必不可少，否则将会由于AlGaN外延层与Al₂O₃介质薄膜界面处疏松过渡层的存在，引起Al₂O₃薄膜绝缘性能的退化和介电常数的减小，最终造成AlGaN/GaN MISHEMT器件栅极反向泄漏电流的增加、击穿电压的降低、器件性能的退化以及寿命的大大降低。因此采用何种工艺流程实现AlGaN外延层与Al₂O₃薄膜界面处过渡层的有效控制进而减小栅极泄漏电流，是制备高性能AlGaN/GaN MISHEMT器件的关键问题，但到目前为止尚未有公开报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种制备AlGaN/GaN MISHEMT器件的工艺方法，以降低AlGaN/GaN MISHEMT器件栅漏反向泄漏电流，提高器件击穿电压，增强器件的工作稳定性和使用寿命。

为实现上述目的，本发明提供了AlGaN/GaN MISHEMT器件的工艺流程，包括如下过程：

源漏欧姆接触制作步骤：在有AlGaN/GaN外延层的基片上涂光刻胶光刻出源、漏区域，再将光刻好的材料基片放入电子束蒸发反应室中蒸发四层或五层金属，然后通过剥离和退火，实现低阻欧姆接触；

有源区电隔离步骤：在制作完欧姆接触后的基片上涂光刻胶光刻出有源区区域，再放入ICP反应室中对没有光刻胶保护的区域进行AlGaN/GaN外延层的刻蚀，实现有源区的电隔离；

基片表面处理步骤：对进行完有源区电隔离步骤后的基片表面进行酸性溶液腐蚀和N₂等离子体的氮化，以去除氧化层，减小后续Al₂O₃薄膜淀积过程中形成的过渡层厚度；

Al₂O₃薄膜淀积步骤：将表面处理后的基片放入原子层淀积反应室中淀积Al₂O₃介质薄膜；

栅金属制作步骤：在淀积Al₂O₃介质薄膜后的基片上涂光刻胶光刻出栅区域，再将光刻好的基片放入电子束蒸发反应室中蒸发Ni/Au两种金属，然后通过剥离实现栅金属接触；

电极制作步骤：在整个基片表面涂光刻胶光刻出电极区域，采用HF∶H₂O＝1∶10的腐蚀溶液对电极区域的Al₂O₃薄膜进行腐蚀、并用去离子水冲洗吹干，再将腐蚀后的基片放入电子束蒸发反应室中蒸发Ti/Au两种金属，并通过剥离实现电极制备。

发明具有以下优点：