[发明专利]GaN HEMT器件的制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，特别是涉及一种GaNHEMT器件的制作方法。

背景技术

作为宽禁带半导体的典型代表，GaN具有更宽的禁带宽度、更高的饱和电子漂移速度、更大的临界击穿电场强度、更好的导热性能优点特点，更重要的是它与AlGaN能够形成AlGaN/GaN异质结，便于制作HEMT器件。

目前，大面积的GaN衬底仍处于研发状态，GaN器件多生长在Si衬底、蓝宝石衬底和SiC衬底上，异质外延由于晶格常数、热膨胀系数等差异，容易在界面处易形成缺陷，从而影响外延质量，导致器件性能下降。以常用的SiC衬底为例，虽然SiC和GaN均为六方晶系，且晶格常数差异仅有3％，但在异质外延过程中，SiC与GaN生长界面处仍有较多的位错出现，影响GaN器件性能。

2000年以后，图形化衬底逐渐应用于外延中，传统的图形化衬底，尺寸较大，一般在数百纳米到数微米之间，形成的外延下方多有孔洞或部分悬空，不方便芯片背面工艺制作和器件的特殊环境使用：以GaN器件为例，减薄、背孔等工艺需考虑位置、大小等因素；实际应用中需考虑高温、高压等环境因素对器件可靠性的影响。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种GaNHEMT器件的制作方法，能够避免异质外延的横向生长过程中形成孔洞，减少横向生长缺陷。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种GaNHEMT器件的制作方法，包括：提供生长衬底并在所述生长衬底表面涂覆压印胶；将具有纳米图形的压印模板压入压印胶并使所述压印模板的纳米图形与所述生长衬底直接接触，以在所述压印胶上形成与所述纳米图形相反的压印图形，所述压印图形为多个凹陷结构；刻蚀露出在所述凹陷结构内的生长衬底以在所述生长衬底上形成多个孔洞；去除所述压印胶，在所述生长衬底具有孔洞的表面横向生长成核层以及在所述成核层上形成GaNHEMT器件结构。

优选地，所述生长衬底的材料为Si、SiC、蓝宝石或金刚石。

优选地，所述多个孔洞在所述生长衬底上均匀分布，所述孔洞的形状为长方形、正方形或圆形。

优选地，所述孔洞的深度和宽度小于100nm，相邻两个孔洞之间的间隔小于100nm。

优选地，所述成核层的材料为Al_yGa_1-yN，其中，y的范围为0～1。

优选地，所述GaNHEMT器件结构包括由下自上依次形成的GaN沟道层和Al_xGa_1-xN势垒层，所述Al_xGa_1-xN势垒层上形成有栅极、源极和漏极，其中，x的范围为0.1～0.3。

优选地，所述源级和漏极与所述Al_xGa_1-xN势垒层为欧姆接触，所述栅极与所述Al_xGa_1-xN势垒层为肖特基接触。

优选地，所述孔洞的刻蚀方式为干法刻蚀或湿法刻蚀。

区别于现有技术的情况，本发明的有益效果是：

1、与传统的图形化衬底相比，图形更小，能有效减少生长缺陷并进一步避免传统图形化衬底在外延过程中引入的孔洞，有利于后续的器件制作和使用；

2、通过在图形化衬底上横向生长成核层，可以形成连续致密的薄膜，较少横向生长缺陷；

3、采用纳米压印技术使衬底图形化，从而在横向生长发生时，衬底图形的底部也生长薄膜，由于图形尺寸较小，不易形成孔洞。

附图说明

图1是本发明实施例GaNHEMT器件的制作方法的流程示意图。

图2是采用本发明实施例半导体器件的制作方法在生长衬底表面涂覆压印胶后的截面示意图。

图3是采用本发明实施例半导体器件的制作方法在压印胶上制作压印图形后的截面示意图。

图4是采用本发明实施例半导体器件的制作方法在生长衬底上刻蚀孔洞后的截面示意图。

图5是采用本发明实施例半导体器件的制作方法去除压印胶后的截面示意图。

图6是采用本发明实施例半导体器件的制作方法横向生长成核层后的截面示意图。

图7是采用本发明实施例半导体器件的制作方法形成GaNHEMT器件结构后的截面示意图。

具体实施方式