增強(qiáng)型AlGaN/GaNHEMT器件的制備方法技術(shù)領(lǐng)域本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體器件的制備工藝，具體涉及一種基于GaN寬禁帶材料的增強(qiáng)型(E-mode)AlGaN/GaNHEMT(高速電子遷移率晶體管)器件的外延和制備工藝，屬于半導(dǎo)體功率器件領(lǐng)域。

背景技術(shù)：
半導(dǎo)體材料與技術(shù)是二十世紀(jì)最重要和最具影響的高科技之一，為了滿足無線通信、雷達(dá)等應(yīng)用對(duì)高頻率、高帶寬、高效率、高功率器件的需要，從二十世紀(jì)九十年代初開始，半導(dǎo)體電子器件的研究開始轉(zhuǎn)向了寬禁帶化合物半導(dǎo)體材料和器件。GaN材料的禁帶寬度為3.4eV，擊穿場強(qiáng)為3.3MV/cm，其與AlGaN形成的二維電子氣遷移率大于2000cm2/V·s，載流子面濃度可達(dá)到1013量級(jí)，因而AlGaN/GaNHEMT更適合于高頻大功率方面的應(yīng)用。1993年世界上第一支GaNHEMT器件誕生，1996年GaNHEMT首次得到了微波功率特性，隨后輸出功率同最初的1.1W/mm@2GHz提高了32.2W/mm@4GHz和30.6W/mm@8GHz，到了2011年已報(bào)道截止頻率為343GHz和W波段輸出功率密度達(dá)到了1.7W/mm@95GHz。由于AlGaN/GaNHEMT根據(jù)常規(guī)的外延方法和制備工藝得到器件均為耗盡型，即閾值電壓小于零，這就限制了其在電路中的應(yīng)用，而增強(qiáng)型HEMT器件在集成電路中不需要負(fù)極性電壓，降低了電路的復(fù)雜性和制作成本，還可以提高功率開關(guān)電路的安全性，所以，制作E-modeAlGaN/GaNHEMT器件是GaNHEMT大規(guī)模應(yīng)用的必經(jīng)之路。到目前為止實(shí)現(xiàn)E-modeAlGaN/GaNHEMT器件有以下途徑：(1)刻蝕凹柵，(2)F基等離子體處理，(3)生長薄的勢壘層，(4)生長p-GaN蓋帽層，(5)生長InGaN蓋帽層等。，但由于這些途徑固有的局限性，例如操作難度大、可重復(fù)性差等，使得前述的這些途徑尚難以真正實(shí)施AlGaN/GaNHEMT正閾值電壓工作。僅僅以刻蝕凹柵為例，其可以減少柵極到溝道的距離，效提高器件的閾值電壓，然而在HEMT器件制備中刻蝕凹柵必須精確控制刻蝕深度，降低等離子體刻蝕引起的損傷，其重復(fù)性較差?？芍貜?fù)性的低損傷刻蝕對(duì)于制作增強(qiáng)型HEMT至關(guān)重要，2002年D.Buttari等人采用干法刻蝕結(jié)合濕法腐蝕每次移除0.5～0.6nm的AlGaN實(shí)現(xiàn)低損傷刻蝕，然而這種方法刻蝕耗時(shí)太長，對(duì)于規(guī)模性應(yīng)用有很大局限性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的主要目的在于提供一種增強(qiáng)型AlGaN/GaNHEMT器件的新制備方法。為實(shí)現(xiàn)以上發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案包括：一種半導(dǎo)體器件的制備方法，包括：(1)在襯底材料上外延至少一緩沖層，用以緩解襯底材料和GaN材料的晶格適配和應(yīng)力適配，再在緩沖層上外延生長具有高阻特性的GaN層和無摻雜GaN層；(2)在所述無摻雜GaN層之上依次外延生長高溫AlN層和InGaN層；(3)在所述InGaN層之上沉積氮化硅或氧化硅層；(4)利用刻蝕工藝進(jìn)行HEMT器件的柵極選區(qū)，并保留柵電極區(qū)域的氮化硅或氧化硅層；(5)在步驟(4)所獲器件上外延生長AlGaN材料層；(6)去除柵電極區(qū)域的氮化硅或氧化硅層以及InGaN層；(7)在步驟(6)所獲器件上制作源、漏、柵電極，并退火形成歐姆接觸和肖特基接觸。進(jìn)一步的，所述半導(dǎo)體器件為增強(qiáng)型AlGaN/GaNHEMT器件。進(jìn)一步的，所述襯底包括Si襯底或藍(lán)寶石襯底，優(yōu)選的，其厚度為500μm～1.5mm。進(jìn)一步的，步驟(1)中所述緩沖層的材質(zhì)可優(yōu)選自但不限于AlN，摩爾濃度為20-85％Al組分漸變的AlGaN或AlN/AlGaN超晶格結(jié)構(gòu)。進(jìn)一步的，在該Al組分漸變的AlGaN中，Al濃度是沿逐漸遠(yuǎn)離襯底的方向而相應(yīng)變低。進(jìn)一步的，步驟(1)中所述高阻GaN層的厚度優(yōu)選為2～4μm。進(jìn)一步的，步驟(1)中所述無摻雜GaN層優(yōu)選采用缺陷密度低且電子濃度高、遷移率大于500的GaN層。作為較為優(yōu)選的實(shí)施方案之一，步驟(2)包括：以MOCVD外延工藝生長厚度為1～2nm的高溫AlN層，其中外延溫度大于1000℃；以及，以MOCVD外延工藝生長厚度為2～20nm的InGaN層，其中外延溫度為600～800℃。作為較為優(yōu)選的實(shí)施方案之一，步驟(3)中所述氮化硅或氧化硅層的厚度為50～100nm，其CVD生長溫度為100～350℃。作為較為優(yōu)選的實(shí)施方案之一，步驟(4)包括：在所述氮化硅或氧化硅層表面依次涂膠、曝光、顯影、堅(jiān)膜，刻蝕形成HEMT器件柵電極區(qū)域圖形，其中在腐蝕所述氮化硅或氧化硅層時(shí)采用的刻蝕劑包括但不限于BOE溶液。作為較為優(yōu)選的實(shí)施方案之一，步驟(5)包括：將帶有氮化硅或氧化硅柵區(qū)域圖形的器件置入MOCVD設(shè)備進(jìn)行高溫刻蝕，刻蝕溫度大于1000℃，氣氛為H2，時(shí)間為2～20mins，然后外延生長厚度為20～30nm、Al組分的摩爾濃度為20～30％的AlGaN材料層。作為較為優(yōu)選的實(shí)施方案之一，步驟(6)包括：采用濕法腐蝕工藝去除柵電極區(qū)域的氮化硅或氧化硅層和InGaN層。作為較為優(yōu)選的實(shí)施方案之一，步驟(7)包括：利用PVD工藝在HEMT器件的源極和漏極區(qū)域沉積Ti/Al/Ti/Au或Ti/Al/Ni/Au結(jié)構(gòu)，而在柵極區(qū)域沉積Ni/Au或Cr/Au結(jié)構(gòu)，并分別經(jīng)過退火工藝形成歐姆接觸和肖特基接觸。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)包括：通過將器件外延和制備工藝有效結(jié)合而實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)型AlGaN/GaNHEMT器件，具有工藝可控，對(duì)HEMT器件結(jié)構(gòu)沒有損傷，尤其是保持GaN/AlGaN界面處的零損傷等特點(diǎn)，并使得器件具有優(yōu)良性能。附圖說明圖1是本發(fā)明一典型實(shí)施例中一種E-modeAlGaN/GaNHEMT的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖1所示E-modeAlGaN/GaNHEMT的制備工藝流程圖。具體實(shí)施方式以下結(jié)合一較為典型的具體實(shí)施案例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作更為具體的說明。參閱圖1-2，本實(shí)施例所涉及的一種E-modeAlGaN/GaNHEMT器件的制備方法包括如下步驟：(1)在襯底材料上先外延一層或數(shù)層緩沖層，以緩解襯底材料和GaN的晶格適配和應(yīng)力適配，再外延2～4μm具有高阻特性的GaN層和20～100nm的無摻雜GaN；(2)在GaN層之上外延1～2nm的薄層AlN，再外延5～20nm厚的InGaN層；(3)在AlN層之上沉積一層氮化硅或氧化硅；(4)利用光刻、腐蝕等工藝進(jìn)行HEMTgate選區(qū)，保留柵電極區(qū)域的氮化硅或氧化硅；(5)在此樣品上進(jìn)行AlGaN材料外延；(6)用濕法腐蝕去除柵電極區(qū)域Si3N4或SiO2以及InGaN層；(7)在樣品表面相應(yīng)區(qū)域制作HEMT器件的源、漏、柵電極，退火得到歐姆接觸和肖特基接觸。步驟(1)中，該襯底材料為厚度500到1.5mm厚的Si襯底或藍(lán)寶石襯底，緩沖層為AlN，摩爾濃度為85-20％Al組分漸變的AlGaN或AlN/AlGaN超晶格結(jié)構(gòu)，然后再外延2～4μm的高阻GaN，最后是缺陷密度低且電子濃度高的GaN，要求其遷移率大于500。步驟(2)中，在GaN層之上外延1～2nm的高溫AlN，其MOCVD外延溫度大于1000℃，再外延2～20nm厚的InGaN層，其MOCVD外延溫度為600～800℃。步驟(3)中，運(yùn)用CVD沉積一層厚度為50～100nm厚的氮化硅或氧化硅薄膜，生長溫度為100～350℃。步驟(4)中，在氮化硅或氧化硅薄膜表面涂膠，曝光，顯影，堅(jiān)膜，刻蝕形成HEMT柵(gate)電極區(qū)域圖形，腐蝕氮化硅或氧化硅時(shí)利用BOE溶液。步驟(5)中，把帶有氮化硅或氧化硅柵區(qū)域圖形的樣品放入MOCVD設(shè)備進(jìn)行高溫刻蝕，刻蝕溫度大于1000℃，氣氛為H2，時(shí)間為2～20mins，然后進(jìn)行AlGaN外延，其厚度為20～30nm，Al組分為20～30％。步驟(6)中，用濕法腐蝕去除柵電極區(qū)域的氮化硅或氧化硅和InGaN薄層。步驟(7)中，利用PVD在HEMT器件的源和漏區(qū)域沉積Ti/Al/Ti/Au或Ti/Al/Ni/Au，在gate區(qū)域沉積Ni/Au或Cr/Au，分別經(jīng)過退火工藝形成歐姆接觸和肖特基接觸。需要說明的是，本發(fā)明的制備工藝亦適于制備除HEMT器件之外的其它具有類似結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件。應(yīng)當(dāng)理解，以上說明及在圖紙上所示的實(shí)施例，不可解析為限定本發(fā)明的設(shè)計(jì)思想。在本發(fā)明的技術(shù)領(lǐng)域里持有相同知識(shí)者可以將本發(fā)明的技術(shù)性思想以多樣的形態(tài)改良變更，這樣的改良及變更應(yīng)理解為屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。