[发明专利]氮化镓盖帽层掩模的凹槽栅氮化镓基增强型器件制备方法

说明书

技术领域

本发明是关于半导体技术的氮化镓基器件领域，具体涉及一种基于氮化镓盖帽层为掩模的自停止凹槽栅氮化镓基增强型器件的制备方法。

背景技术

以AlGaN/GaN为材料基础的器件统称为氮化镓基器件，例如AlGaN/GaN异质结场效应管(heterostructure field effect transistors,HFET)，异质结双极晶体管(heterostructure bipolar transistor,HBT)等。氮化镓基器件具有击穿场强大、电子迁移率高、饱和速度大等优点，被认为是下一代功率开关器件的有力竞争者，近年来备受研究者青睐。

由于较强的自发极化和压电极化效应，氮化镓基器件一般为耗尽型器件。但是作为功率开关器件，为了能够减低功耗同时减小电路应用中的设计复杂度，对于氮化镓器件而言，能够实现增强型是非常有意义的。但是在现有的实现氮化镓基器件增强型的方法中，可控制性、可操作性和可重复性一般都比较差，因而不利于工业化生产。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于氮化镓盖帽层为掩模的自停止凹槽栅氮化镓基增强型器件的制备方法，由于采用氮化镓盖帽层为掩模，简化了制备工艺，降低了制备成本，同时凹槽栅结构的制备过程可以实现自停止，从而具有很高的可操作性和可重复性，更利于工业化生产。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于氮化镓盖帽层掩模的自停止凹槽栅氮化镓基增强型器件的制备方法，其步骤如图1所示，包括：

1)在氮化镓基表面光刻器件区域，刻蚀非器件区域；

2)在上述氮化镓基表面涂敷光刻胶，并光刻凹槽栅区域图形；

3)刻蚀凹槽栅区域的氮化镓盖帽层并去除剩余光刻胶；

4)对所述氮化镓基表面在高温条件下进行氧化处理；

5)将氧化处理后的氮化镓基表面置于腐蚀性溶液中进行腐蚀；

6)对氮化镓基表面淀积栅绝缘层；

7)在上述栅绝缘层上涂敷光刻胶光刻源漏区域，刻蚀源漏区域的栅绝缘层并制备欧姆接触；

8)制备栅金属。

进一步地，步骤1)中采用的氮化镓基材料主要包括表面具有氮化镓盖帽层的AlGaN/GaN、InGaN/GaN、InAlGa/GaN等异质结材料。

进一步地，步骤1)所述光刻采用AZ5214等材质的光刻胶，光刻方式为接触式光刻等。所述刻蚀非器件区域的方法主要为干法刻蚀，刻蚀深度在150到200纳米之间。所述刻蚀的方法包括但不限于：RIE(反应离子刻蚀，Reactive Ion Etching)处理。

进一步地，步骤2)所述光刻胶可以采用AZ5214等材质；所述光刻采用接触式光刻等方式。

进一步地，步骤3)所述刻蚀方法包括但不限于：RIE(反应离子刻蚀，Reactive Ion Etching)处理。

进一步地，步骤4)通过快速退火炉或管式退火炉进行所述氧化处理，氧化温度为590-650℃，时间为40min-80min不等。

进一步地，步骤5)所述腐蚀性溶液为碱性溶液：氢氧化钾溶液或氢氧化钠溶液：其质量浓度为10％-70％，其温度为50-90℃，腐蚀时间为45min-60min不等；

进一步地，步骤6)所述绝缘层为但不限于Al2O3、SiO2、SiN等。

进一步地，步骤6)所述绝缘层淀积方法包括但不限于：ALD(原子层淀积，Atom Layer Deposition)；热氧化；PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition，等离子体增强化学气相沉积)、ICP-CVD(Inductively Coupled Plasma Chemical Vapor Deposition,电感耦合等离子体化学气相淀积)、光学薄膜沉积；优选采用ALD方法。

进一步地，步骤7)所述光刻胶为AZ5214等材质，采用接触式光刻方式；所述刻蚀方法包括但不限于：1)BOE(Buffer Oxide Etch，缓冲蚀刻液)溶液浸泡处理，可调整浓度范围；2)HF(氢氟酸)溶液浸泡处理，可调整浓度范围；3)HCl(盐酸)溶液浸泡处理，可调整浓度范围。

进一步地，步骤7)所述欧姆接触淀积金属为但不限于钛铝镍金，退火温度在850-900℃，时间为30-35秒，淀积欧姆接触的方法为但不限于电子束蒸发。