[发明专利]一种监控AlGaN/GaN HEMT凹栅槽刻蚀的方法

说明书

技术领域

本发明涉及基于AlGaN/GaN高电子迁移率场效应晶体管(HEMT)制备技术领域，尤其是一种监控AlGaN/GaN HEMT凹栅槽刻蚀的方法。 

背景技术

在AlGaN/GaN HEMT中，凹栅槽刻蚀工艺对器件能否获得良好跨导特性、大电流输出能力以及良好肖特基特性起到决定性作用。实验中发现，凹栅槽刻蚀工艺的重复性以及一致性制约着AlGaN/GaN HEMT工艺流程的稳定，其难点主要存在于以下几点： 

1)所需刻蚀线条尺寸小，栅长为0.2μm，难以直观观察栅槽底部形貌，无法精确控制刻蚀深度。 

2)所需刻蚀深度浅，GaN/AlGaN层刻蚀深度约为，刻蚀时间难以掌握，常常出现刻蚀不足或刻蚀过量的现象。 

3)外延材料的不一致性极大阻碍凹栅槽刻蚀条件的稳定。 

因此，凹栅槽刻蚀条件通常依靠大量的实验积累而逐步稳定，在这个过程中，寻找监控凹栅槽刻蚀程度的方法至关重要，有效保证器件直流特性、小信号特性以及功率特性。 

发明内容

(一)要解决的技术问题 

针对上述问题，本发明的主要目的是提供一种监控AlGaN/GaN HEMT凹栅槽刻蚀的方法，以有效监控AlGaN/GaN HEMT凹栅槽刻蚀程度，并且辅助寻找出较为合适的凹栅槽刻蚀条件，保证了器件直流特性、小信号特性以及功率特性。 

(二)技术方案 

为达到上述目的，本发明提供了一种监控AlGaN/GaN HEMT凹栅槽刻蚀的方法，其中AlGaN/GaN HEMT凹栅槽刻蚀包括Si₃N₄钝化层刻蚀以及AlGaN/GaN层刻蚀，该监控方法是分别在刻蚀Si₃N₄钝化层以及AlGaN/GaN层后对一个用于监控凹栅槽刻蚀程度的测试管芯进行I-V测试，观察该测试管芯的电流变化情况，并依据该电流变化情况判断凹栅槽刻蚀状况。 

上述方案中，所述用于监控凹栅槽刻蚀程度的测试管芯为单指器件，单指栅宽60μm，源漏间距4μm。所述对该测试管芯进行I-V测试，是采用半导体参数分析仪测量源、漏之间的电流，并且观察其电流变化情况。 

上述方案中，所述刻蚀Si₃N₄钝化层采用SF₆气体，刻蚀AlGaN/GaN层采用Cl₂和BCl₃气体。 

上述方案中，所述观察该测试管芯的电流变化情况，并依据该电流变化情况判断凹栅槽刻蚀状况，是在刻蚀Si₃N₄钝化层电流下降2mA～3mA以及在刻蚀AlGaN/GaN层电流下降5mA～10mA时作为凹栅槽刻蚀程度的判据，以有效判定凹栅槽刻蚀程度，保证器件直流特性、小信号特性以及功率特性。 

(三)有益效果 

本发明提供的监控AlGaN/GaN HEMT凹栅槽刻蚀的方法，通过对一个用于监控凹栅槽刻蚀程度的测试管芯进行I-V测试，观察该测试管芯的电流变化情况，并依据该电流变化情况判断凹栅槽刻蚀状况，可以有效判定凹栅槽刻蚀程度，有效保证器件直流特性、小信号特性以及功率特性。 

附图说明

图1是本发明用于监控凹栅槽刻蚀程度的测试管芯的结构示意图； 

图2(a)至图2(c)是刻蚀条件A、C、D对应的器件直流特性比较；其中图2(a)为I-V特性，测试电压V_ds为0V～10V，V_gs为-5V～1V；图2(b)为肖特基特性测试电压V_gd为-40V～3V；图2(c)为转移特性，测试电压V_ds为6V，V_gs为-5V～3V； 

图3(a)至图3(c)是刻蚀条件A、C、D对应的器件Loadpull功率特性 比较；其中图3(a)为输出功率特性，漏压为30V，保证其处于AB类偏置；图3(b)为增益特性；图3(c)为PAE特性。 

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。