[发明专利]增强型HEMT的p型氮化物栅的制备方法及应用其制备增强型氮化物HEMT的方法

说明书

本发明公开一种增强型HEMT的p型氮化物栅及增强型氮化物HEMT的制备方法，其中，该p型氮化物栅的制备方法在制备p型氮化物栅时，先在势垒层和p型氮化物层之间采用热脱附温度高于p型氮化物层的热脱附温度的材料制备第一保护层，且其厚度范围设置为1nm‑5nm，再通过高温热脱附去除栅极区域以外的p型氮化物层；在对栅极区域以外的p型氮化物层进行高温热脱附之前，还在栅极区域的p型氮化物层上设置采用耐高温介质材料制备的第二保护层。在第一保护层和第二保护层的保护作用下，可以通过高温热脱附对栅极区域以外的p型氮化物层进行选择性刻蚀，从而可以实现可重复且一致性较好的刻蚀效果，而且可以保证增强型氮化物HEMT性能的可靠性。

技术领域

本发明涉及增强型高电子迁移率晶体管技术领域，具体涉及一种增强型HEMT的p型氮化物栅的制备方法，以及将该制备p型氮化物栅的方法应用在增强型氮化物HEMT的制备中，以制备出高可靠性的增强型氮化物HEMT的方法。

背景技术

第三代半导体材料由于具有较宽的禁带宽度，用于电源开关时，与传统的Si基电源开关相比具有更高的击穿电压。当这些具有较宽的禁带宽度的第三代半导体材料用于高电子迁移率晶体管(High Electron Mobility Transistor，简称HEMT)时，可利用第三代半导体材料固有的极化特性(自发极化和压电极化)，产生高浓度、高电子迁移率的二维电子气(Two-dimensional electron gas，简称2DEG)，使得HEMT具有更高的击穿电压和更小的开态电阻，由此可以制得尺寸更小的HEMT。但是，也正由于HEMT器件异质结处强烈极化效应的产生，在正常状态下2DEG难以被耗尽，因而HEMT器件通常都属于耗尽型(常开型)器件，需要配合提供负压的栅极驱动电路才能关断HEMT，这在极大地增加电路的复杂性的同时降低了HEMT的实用性。

为此，目前比较常用的解决方案是通过在栅极所在的位置设置p型氮化物栅来耗尽栅极下方的2DEG，得到在零栅偏压下处于关断状态的增强型(又称常关型)HEMT。目前，在栅极所在位置设置p型氮化物栅比较常用的方式是采用刻蚀法，但是，采用刻蚀法制备p型氮化物栅时，一般是利用干法刻蚀p型氮化物栅极区域以外的大面积p型氮化物，这类刻蚀工艺的均匀性控制十分困难，易出现因p型氮化物栅刻蚀深度不够导致的欠刻蚀，或出现因刻蚀深度超过p型氮化物栅厚度时损伤势垒层造成的过刻蚀，无论是欠刻蚀还是过刻蚀，都会降低增强型HEMT的导通电流，显著影响其工作性能。

发明内容

为了解决采用现有的刻蚀工艺制备增强型HEMT的p型氮化物栅时，易因欠刻蚀或过刻蚀导致增强型HEMT出现栅极泄漏、电流崩溃和阈值电压不稳定的问题，发明人经过大量的研究和实验，发现采用高温热脱附工艺可以选择性去除p型氮化物层，并且采用高温热脱附工艺去除p型氮化物层时，能够有效控制刻蚀的选择性，以保证在完全去除p型氮化物栅极区域以外的p型氮化物的情况下，不会损伤下层的势垒层。

为此，根据本发明的一个方面，提供了一种增强型HEMT的p型氮化物栅的制备方法，在制备p型氮化物栅时，该p型氮化物栅的制备方法是通过高温热脱附去除栅极区域以外的p型氮化物层，且该p型氮化物栅的制备方法还包括在外延结构的制备过程中，在势垒层和p型氮化物层之间制备第一保护层，其中，第一保护层的厚度范围设置为1nm-5nm，且采用热脱附温度高于p型氮化物层的热脱附温度的材料；在对栅极区域以外的p型氮化物层进行高温热脱附之前，还在栅极区域的p型氮化物层上制备第二保护层，其中，第二保护层采用耐高温介质材料。