[发明专利]基于键合的单片异质集成Cascode氮化镓高迁移率晶体管及制作方法

权利要求书

1.一种基于键合的单片异质集成Cascode氮化镓高迁移率晶体管的制作方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)采用晶圆清洗工艺，将AlGaN/GaN/Substrate基片分别依次用丙酮、乙醇、去离子水超声5min，再在食人鱼溶液H₂O₂:H₂SO₄＝1:3中浸泡5min，得到高度洁净的AlGaN/GaN/Substrate基片；

2)采用等离子化学气相沉积工艺，在洁净的AlGaN/GaN/Substrate基片上淀积1μm厚的二氧化硅，形成隔离缓冲层；

3)采用高温退火工艺，将长有二氧化硅隔离缓冲层的样品退火，以使二氧化硅致密；

4)采用化学机械抛光工艺，研磨二氧化硅隔离缓冲层，使得其表面粗糙度减小至0.3-0.4nm，为成功键合做准备；

5)采用晶圆清洗工艺，将SOI基片分别依次用丙酮、乙醇、去离子水超声5min，后在食人鱼溶液H₂O₂:H₂SO₄＝1:3中浸泡5min，再用稀氢氟酸溶液HF:H₂O＝1:50浸泡1min，得到高度洁净的SOI基片；

6)采用晶圆键合技术，将5)中得到的SOI基片与AlGaN/GaN/Substrate基片进行键合，然后采用高温退火工艺，以加固键合效果；

7)采用化学机械抛光与湿法刻蚀工艺，将键合后的样品中的SOI基片衬底及埋氧化层去除，使键合后样品的SOI基片部分只保留顶层硅薄膜；

8)采用反应离子刻蚀工艺，在7)中所得样品的平滑的硅薄膜上刻蚀出硅器件有源区台面；并在AlGaN/GaN/Substrate基片中部刻蚀形成隔离槽，隔离槽另一侧即为氮化镓器件有源区台面；

9)采用离子注入工艺，在硅器件有源区台面上注入磷离子，形成硅金属氧化物半导体场效应晶体管的源漏掺杂区；

10)采用湿法刻蚀工艺，利用BOE缓冲溶液在氮化镓器件有源区台面的对应位置去除二氧化硅后，再采用电子束蒸发工艺，依次在氮化镓器件有源区台面淀积厚度为22nm的Ti，140nm的Al，55nm的Ni，45nm的Au，形成氮化镓高电子迁移率晶体管的源漏电极；

11)采用退火工艺，使得氮化镓器件的源漏电极与AlGaN融合形成欧姆接触，并激活硅器件的源漏掺杂；

12)采用湿法刻蚀工艺，利用BOE缓冲溶液在11)步所得样品中氮化镓器件有源区台面的对应位置去除二氧化硅后，再采用电子束蒸法工艺，依次在氮化镓器件有源区台面淀积Ni，Au，其厚度分别为45nm和150nm，形成GaN高电子迁移率晶体管的栅电极；

13)采用原子层沉积工艺，在12)步得到的样品上淀积厚度为10nm的HfO₂介质层；

14)采用电子束蒸发工艺，在13)步得到的样品中硅器件有源区台面的HfO₂介质层上依次淀积Ni，Au，其厚度分别为20nm和120nm，形成Si金属氧化物半导体场效应晶体管的栅电极；

15)采用反应离子刻蚀工艺，在14)步得到的样品中硅器件有源区台面的对应位置去除HfO₂介质层，之后采用电子束蒸发工艺，在去除了HfO₂的位置淀积厚度为30nm的Ni，再进行退火，使得硅器件的源漏电极与源漏掺杂区形成欧姆接触；

16)采用反应离子刻蚀工艺，将经第13)步覆盖在氮化镓器件有源区台面栅源漏极上的HfO₂介质层去除，使得GaN高电子迁移率晶体管的栅源漏极暴露出来；

17)采用电子束蒸发工艺，在Si金属氧化物半导体场效应晶体管的漏极与GaN高电子迁移率晶体管的源极之间，和Si金属氧化物半导体场效应晶体管的源极与GaN高电子迁移率晶体管的栅极之间，分别依次淀积45nm厚的Ni，200nm厚的Au，形成金属互连，完成基于键合技术的单片异质集成Cascode氮化镓高电子迁移率晶体管的制作。