[发明专利]氮化镓增强型器件及其制造方法

说明书

本申请涉及一种氮化镓增强型器件及其制造方法包括衬底、成核缓冲层、氮化镓沟道层、超薄铝镓氮势垒层、氮化镓帽层、再次生长层、氮化硅绝缘层、漏极、源极和栅极；通过刻蚀工艺去掉氮化镓帽层的第一部分、并使用金属有机化学气相沉积生长铝镓氮再次生长层；在氮化镓帽层的第二部分和铝镓氮再次生长层通过低压化学气相沉积含高比例硅基的氮化硅绝缘层。通过低压化学气相沉积系统生长的高比例硅基的氮化硅绝缘层，以吸收天然铝镓氮势垒层表面上的氧原子，从而减少氮化硅/铝镓氮界面之间的氧污染区域，并通过铝镓氮再次生长层来降低导通电阻。

技术领域

本申请涉及半导体技术领域，更具体地说，涉及一种氮化镓增强型器件及其制造方法。

背景技术

基于氮化镓高电子迁移率晶体管(GaN HEMT)，由于其带隙宽、高电子速度和大电流密度而被实现用于开关功率电子器件，广泛应用快充、电源供应器、节能芯片关键器件。由于氮化镓器件为天生空乏型操作不利于使用，为了实现GaN HEMT结构的增强型操作，常见的几个方式包括：(1)闸极刻蚀；(2)P型氮化镓外延结构；(3)离子植入。其中，闸极刻蚀不需额外光罩，且制程简单，但是存在电浆伤害，电流太小，蚀刻深度难控制；P型氮化镓外延结构临界电压稳定，但是蚀刻准确度难控制，需要额外活化，闸极漏电流太大；离子植入临界电压不稳定，制程控制不易，且可靠性存在问题。上述方式都存在闸极不稳定性以及工艺的复杂度的问题，容易引起严重的导通电压变化和可靠性问题。

因此，如何解决现有的氮化镓器件的增强型操作存在闸极不稳定性以及工艺的复杂度的问题，容易引起严重的导通电压变化和可靠性问题，是本领域技术人员所要解决的关键技术问题。

发明内容

为至少在一定程度上克服相关技术中存在的问题，本申请的目的在于提供一种氮化镓增强型器件及其制造方法，其能够解决现有的氮化镓器件的增强型操作存在闸极不稳定性以及工艺的复杂度的问题，容易引起严重的导通电压变化和可靠性问题。本申请提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。

本申请提供了一种氮化镓增强型器件及其制造方法，包括：

在衬底的表面生长成核缓冲层；

在所述成核缓冲层远离所述衬底的一侧生长氮化镓沟道层；

在所述氮化镓沟道层上生长超薄铝镓氮势垒层；

在所述超薄铝镓氮势垒层上生长氮化镓帽层；

通过刻蚀工艺去掉所述氮化镓帽层的第一部分、并在暴露的所述超薄铝镓氮势垒层上使用金属有机化学气相沉积选择性地生长铝镓氮再次生长层；

在未去除的所述氮化镓帽层的第二部分和所述铝镓氮再次生长层上通过低压化学气相沉积含高比例硅基的氮化硅绝缘层；

在所述氮化镓帽层的第一部分区域移除部分所述氮化硅绝缘层，并通过电子束蒸发和快速热退火工艺分别制备漏极和源极；

在所述氮化镓帽层的第二部分区域的所述氮化硅绝缘层上通过电子束蒸发制备栅极。

优选地，还包括：

通过等离子体增强化学气相沉积在所述氮化镓帽层上沉积氧化硅掩模层，并使用稀释的HF湿法蚀刻溶液对再生区进行图形定义；

使用低损伤SF6+BCl3混合气体通过干刻蚀工艺去除所述氮化镓帽层的第一部分，在暴露的所述超薄铝镓氮势垒层上使用金属有机化学气相沉积选择性地生长所述铝镓氮再次生长层；

在完成选择性地生长的所述铝镓氮再次生长层使用HF移除掉所述掩模层。

优选地，在沉积所述氮化硅绝缘层时，SiH2Cl2的流量为150-200sccm，混合气体中SiH2Cl2与NH3流量比4-6，温度为800℃，压强为180m托。