[发明专利]基于欧姆再生长的GaN基射频功率器件及其制备方法

说明书

本发明涉及一种基于欧姆再生长的GaN基射频功率器件及其制备方法，该方法包括：S1：在衬底上生长GaN基异质结；S2：采用干法刻蚀工艺对GaN基异质结的欧姆区域进行刻蚀，形成欧姆再生长区域以进行欧姆再生长；S3：在器件表面外延生长n⁺GaN层；S4：采用干法刻蚀工艺对n⁺GaN层进行自终止刻蚀，去除欧姆再生长区域之间的n⁺GaN层；S5：利用离子注入设备，在器件的两侧形成隔离区；S6：在n⁺GaN层上淀积金属，形成源极和漏极；S7：在器件表面形成钝化层；S8：采用干法刻蚀工艺对栅极区域的钝化层进行刻蚀，形成栅极凹槽，在栅极凹槽淀积金属形成栅极。本发明的制备方法，简化了欧姆再生长的制备工艺，同时延续了常规欧姆再生长技术的优势。

技术领域

本发明属于半导体器件技术领域，具体涉及一种基于欧姆再生长的GaN基射频功率器件及其制备方法。

背景技术

Ⅲ族氮化物半导体异质结，凭借其大的禁带宽度、高的二维电子气密度和电子饱和漂移速度，以及大的临界击穿电场，使其成为耐高温、抗辐照、高频大功率电子器件制备的首选材料，其电子器件类型主要包括高电子迁移率晶体管（HEMT）和肖特基势垒二极管（SBD），分别应用于射频功放和功率开关模块。其中，GaN基高频（微波、毫米波）大功率HEMT器件通常应用于卫星，雷达和基站等关键领域。

随着氮化物材料生长技术和器件工艺水平的提高，GaN基HEMT器件的射频功率特性不断提升，具体表现为更高的截止频率和工作频率、更大的输出功率，以及更高的功率附加效率。伴随着5G时代的来临以及6G的提出，要求GaN射频功率器件的工作频率进一步提升，以及在高工作频率下的输出功率和效率同时需要改进，减小器件寄生电阻是最根本的解决方案之一。具体方法包括减小器件接触电阻、异质结方块电阻和器件尺寸。对于GaN基HEMT器件制备，减小接触电阻的方法包括：优化常规快速热退火工艺；升级欧姆叠层金属；欧姆金属蒸发前，淀积Ge/Si掺杂剂，退火后形成欧姆区域n型掺杂；欧姆区域n型重掺杂，通过离子注入技术或欧姆再生长技术实现。以上方法中，欧姆再生长技术能够实现最低的欧姆接触电阻，同时无需退火或者低温退火可保证良好的欧姆形貌，有助于器件源漏间距的进一步缩小。

但是，常规欧姆再生长技术依赖于SiO₂掩膜，其“薄膜淀积”，“薄膜图形化”与“湿法腐蚀”使得器件制备工序较为复杂。此外，“湿法腐蚀”对BOE腐蚀液的浓度、腐蚀温度和腐蚀时间有较高要求，直接导致常规欧姆再生长技术难度加大。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种基于欧姆再生长的GaN基射频功率器件及其制备方法。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

本发明提供了一种基于欧姆再生长的GaN基射频功率器件的制备方法，包括：

S1：在衬底上生长GaN基异质结；

S2：采用干法刻蚀工艺对所述GaN基异质结的欧姆区域进行刻蚀，刻蚀至所述GaN基异质结的界面以下至少20nm处，形成欧姆再生长区域以进行欧姆再生长；

S3：在器件表面外延生长n⁺ GaN层；

S4：采用干法刻蚀工艺对所述n⁺ GaN层进行自终止刻蚀，去除所述欧姆再生长区域之间的n⁺ GaN层；

S5：利用离子注入设备，在器件的两侧形成隔离区；

S6：在所述n⁺ GaN层上淀积金属，形成源极和漏极；

S7：在器件表面形成钝化层；

S8：采用干法刻蚀工艺对栅极区域的钝化层进行刻蚀，形成栅极凹槽，在所述栅极凹槽淀积金属形成栅极。