[发明专利]GaN HEMT射频器件及其栅极自对准制备方法

摘要

本发明公开了一种GaN HEMT射频器件及其栅极自对准制备方法，涉及半导体器件的制作方法技术领域。包括以下步骤：材料结构从下到上包括半绝缘SiC衬底、AlGaN背势垒层、GaN沟道层、AlN插入层、InAlN势垒层；有源区台面隔离；临时栅脚制作；栅脚边墙制作；二次外延区域刻蚀；n+GaN二次外延；源漏极欧姆接触制作；表面平坦化；临时栅脚保形移除；T形栅制作。本发明采用栅极自对准工艺，可实现很小的栅源、栅漏间距，极大提高器件频率性能。还可以通过利用样品上已有图形对后续工艺进行尺度控制，仅通过一次电子束光刻即可得到多个纳米尺度的图形，极大节约了工艺成本。此外，此工艺精确度远远高于普通套刻工艺。

主权项

GaN HEMT射频器件的栅极自对准制备方法，其特征是，包括如下步骤：步骤1，准备基础材料；该基础材料从下到上依次为SiC衬底层、AlGaN背势垒层、GaN沟道层、AlN插入层和InAlN势垒层；步骤2，有源区台面隔离；对基础材料进行接触式光刻，再采用感应耦合等离子体进行刻蚀实现基础材料的有源区台面隔离；步骤3，临时栅脚制作；电子束直写光刻后，采用等离子体增强化学气相沉积法生长非晶硅充当临时栅脚；步骤4，栅脚边墙制作；采用等离子体增强化学气相沉积法在临时栅脚的表面生长一层SiN_x，之后采用反应离子刻蚀，通过控制刻蚀时间去除临时栅脚顶部及源漏区域的SiN_x，仅留下临时栅脚两侧的SiN_x边墙部分；步骤5，二次外延区域刻蚀；以临时栅脚及两侧的SiN_x边墙为掩膜，对源漏二次外延区域进行感应耦合等离子体刻蚀；步骤6，n⁺GaN二次外延；采用金属有机物化学气相沉积法在刻蚀出的源漏二次外延区域二次外延生长GaN，并剥离SiN_x边墙；步骤7，源漏极欧姆接触制作；接触式光刻后，采用电子束蒸发制作源漏金属电极；步骤8，表面平坦化；表面淀积SiO₂后旋涂光刻胶，采用干法刻蚀，通过调整刻蚀气体浓度保证气体对光刻胶及临时栅极的刻蚀速度相同，实现表面平坦化；步骤9，临时栅脚保形移除；采用湿法腐蚀去掉临时栅脚；步骤10，T形栅制作；采用接触式光刻在临时栅脚上方制作栅帽轮廓，并通过电子束蒸发得到T形的栅极金属，该栅极金属与InAlN势垒层形成肖特基接触。