本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種GaN增強型器件制備方法及形成的GaN增強型器件。

背景技術(shù)：

氮化鎵(GaN)作為寬禁帶化合物半導(dǎo)體材料器件，具有輸出功率高、耐高溫的特點。GaN材料的研究與應(yīng)用是目前全球半導(dǎo)體研究的前沿和熱點，是研制微電子器件、光電子器件的新型半導(dǎo)體材料，并與SIC、金剛石等半導(dǎo)體材料一起，被譽為是繼第一代Ge、Si半導(dǎo)體材料、第二代GaAs、InP化合物半導(dǎo)體材料之后的第三代半導(dǎo)體材料。

隨著高壓開關(guān)和高速射頻電路的發(fā)展，增強型GaN基高電子遷移率晶體管(High ElectronMobility Transistor，HEMT)成為關(guān)注的又一研究熱點。增強型GaN基HEMT只有在加正柵壓才有工作電流，可以大大拓展其在低功耗數(shù)字電路中的應(yīng)用。目前比較主流的制備增強型GaN基高電子遷移率晶體管的方法包括：在傳統(tǒng)的Al(In,Ga)N/GaN異質(zhì)結(jié)構(gòu)上生長一層P型GaN外延層，利用PN結(jié)的空間電荷效應(yīng)對二維電子氣(2DEG)的耗盡作用來實現(xiàn)增強型GaN基高電子遷移率晶體管。

在實現(xiàn)本發(fā)明的過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)中至少存在如下技術(shù)問題：現(xiàn)有的增強型GaN基高電子遷移率晶體管的制備工藝與CMOS工藝不兼容，從而無法實現(xiàn)大批量、低成本的生成與制備。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供的一種GaN增強型器件制備方法及形成的GaN增強型器件，其制備工藝與CMOS工藝相兼容，能夠?qū)崿F(xiàn)大批量、低成本的生成與制備。

第一方面，本發(fā)明提供一種GaN增強型器件制備方法，所述方法包括：

在含有P型GaN的外延片上濺射柵極金屬；

對所述經(jīng)濺射柵極金屬的含有P型GaN的外延片的柵極金屬層及P型GaN層進行光學(xué)光刻，形成柵極；

在所述形成有柵極的P型GaN的外延片上沉積形成第一鈍化層；

對所述第一鈍化層及所述第一鈍化層之下的所述外延片的AlGaN層進行光學(xué)光刻，形成第一源極沉積區(qū)及第一漏極沉積區(qū)；

在所述第一源極沉積區(qū)及第一漏極沉積區(qū)沉積金屬，形成歐姆接觸沉積層；

沉積形成第二鈍化層；

對所述歐姆接觸沉積層之上的所述第二鈍化層進行光學(xué)光刻，形成第二源極沉積區(qū)及第二漏極沉積區(qū)；

在所述第二源極沉積區(qū)及第二漏極沉積區(qū)沉積過渡金屬；

沉積形成第三鈍化層；

對所述過渡金屬層之上的所述第三鈍化層進行光學(xué)光刻，形成第三源極沉積區(qū)及第三漏極沉積區(qū)；

在所述第三源極沉積區(qū)及第三漏極沉積區(qū)沉積源極連接電極金屬及漏極連接電極金屬；

沉積形成第四鈍化層，形成GaN增強型器件。

可選地，所述柵極金屬為TiN或W。

可選地，所述柵極金屬及所述P型GaN層之間形成肖特基接觸或歐姆接觸。

可選地，所述沉積形成第一鈍化層、沉積形成第二鈍化層、沉積形成第三鈍化層包括：通過等離子體增強化學(xué)氣相沉積PECVD或原子層沉積PEALD或快速熱化學(xué)氣相沉積RTCVD或低壓力化學(xué)氣相沉積LPCVD沉積形成所述第一鈍化層、第二鈍化層、第三鈍化層。

可選地，所述沉積形成第一鈍化層、沉積形成第二鈍化層、沉積形成第三鈍化層包括：通過低溫沉積工藝與高溫沉積工藝的組合形成所述第一鈍化層、第二鈍化層、第三鈍化層。

可選地，所述第一鈍化層、第二鈍化層及第三鈍化層為SiO₂鈍化層或者SiN_x鈍化層或者Al₂O₃鈍化層。

可選地，在所述沉積形成第一鈍化層后還包括：通過離子注入或物理刻蝕斷開在器件兩側(cè)形成隔離。

可選地，所述含有P型GaN的外延片的厚度小于1000nm。

可選地，所述源極連接電極金屬及漏極連接電極金屬為Cu或Al。

可選地，所述含有P型GaN的外延片從上至下依次為：P型GaN層、AlGaN勢壘層、GaN溝道層、高阻AlGaN緩存層、AlN成核層、襯底。

第二方面，本發(fā)明提供一種GaN增強型器件，所述GaN增強型器件采用上述所述的GaN增強型器件制備方法制備而成。

本發(fā)明實施例提供的GaN增強型器件制備方法及形成的GaN增強型器件，該GaN增強型器件制備工藝與CMOS工藝相兼容，從而可以實現(xiàn)大批量，低成本的增強型電力電子開關(guān)器件生產(chǎn)與制備。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一實施例提供的GaN增強型器件制備方法的流程圖；

圖2為本發(fā)明一實施例含有P型GaN的外延片的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明一實施例在P型GaN層上沉積形成柵極金屬層的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明一實施例在柵極金屬層上涂光刻膠的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明一實施例形成的柵極的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為本發(fā)明一實施例形成第一鈍化層的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7為本發(fā)明一實施例形成歐姆接觸沉積層的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8為本發(fā)明一實施例形成第二鈍化層的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖9為本發(fā)明一實施例形成過渡金屬層的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖10為本發(fā)明一實施例形成第三鈍化層的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖11為本發(fā)明一實施例形成源極連接電極金屬及漏極連接電極金屬及第四鈍化層的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

為使本發(fā)明實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

本發(fā)明提供一種GaN增強型器件制備方法，如圖1所示，所述方法包括：

S11、在含有P型GaN的外延片上濺射柵極金屬；

S12、對所述經(jīng)濺射柵極金屬的含有P型GaN的外延片的柵極金屬層及P型GaN層進行光學(xué)光刻，形成柵極；

S13、在所述形成有柵極的P型GaN的外延片上沉積形成第一鈍化層；

S14、對所述第一鈍化層及所述第一鈍化層之下的所述外延片的AlGaN層進行光學(xué)光刻，形成第一源極沉積區(qū)及第一漏極沉積區(qū)；

S15、在所述第一源極沉積區(qū)及第一漏極沉積區(qū)沉積金屬，形成歐姆接觸沉積層；

S16、沉積形成第二鈍化層；

S17、對所述歐姆接觸沉積層之上的所述第二鈍化層進行光學(xué)光刻，形成第二源極沉積區(qū)及第二漏極沉積區(qū)；

S18、在所述第二源極沉積區(qū)及第二漏極沉積區(qū)沉積過渡金屬；

S19、沉積形成第三鈍化層；

S20、對所述過渡金屬層之上的所述第三鈍化層進行光學(xué)光刻，形成第三源極沉積區(qū)及第三漏極沉積區(qū)；

S21、在所述第三源極沉積區(qū)及第三漏極沉積區(qū)沉積源極連接電極金屬及漏極連接電極金屬；

S22、沉積形成第四鈍化層，形成GaN增強型器件。

本發(fā)明實施例提供的GaN增強型器件制備方法，該GaN增強型器件制備工藝與CMOS工藝相兼容，從而可以實現(xiàn)大批量，低成本的增強型電力電子開關(guān)器件生產(chǎn)與制備。

可選地，所述柵極金屬為TiN或W。

可選地，所述柵極金屬及所述P型GaN層之間形成肖特基接觸或歐姆接觸。

可選地，所述沉積形成第一鈍化層、沉積形成第二鈍化層、沉積形成第三鈍化層包括：通過等離子體增強化學(xué)氣相沉積PECVD或原子層沉積PEALD或快速熱化學(xué)氣相沉積RTCVD或低壓力化學(xué)氣相沉積LPCVD沉積形成所述第一鈍化層、第二鈍化層、第三鈍化層。

可選地，所述沉積形成第一鈍化層、沉積形成第二鈍化層、沉積形成第三鈍化層包括：通過低溫沉積工藝與高溫沉積工藝的組合形成所述第一鈍化層、第二鈍化層、第三鈍化層。

可選地，所述第一鈍化層、第二鈍化層及第三鈍化層為SiO₂鈍化層或者SiN_x鈍化層或者Al₂O₃鈍化層。

可選地，在所述沉積形成第一鈍化層后還包括：通過離子注入或物理刻蝕斷開在器件兩側(cè)形成隔離。

可選地，所述含有P型GaN的外延片的厚度小于1000nm。

可選地，所述源極連接電極金屬及漏極連接電極金屬為Cu或Al。

可選地，所述含有P型GaN的外延片從上至下依次為：P型GaN層、AlGaN勢壘層、GaN溝道層、高阻AlGaN緩存層、AlN成核層、襯底。

圖2示意出了本發(fā)明實施中的含有P型GaN的外延片的結(jié)構(gòu)示意圖，該含有P型GaN的外延片從上至下依次為：P型GaN層、AlGaN勢壘層、GaN溝道層、高阻AlGaN緩存層、AlN成核層、襯底。所述含有P型GaN的外延片的厚度小于1000nm。在圖2中的襯底為Si，可選地所述襯底還可以選用SiC或藍(lán)寶石。依靠AlGaN勢壘層和高遷移率溝道層GaN層間較強的自發(fā)和壓電極化效應(yīng)，在AlGaN/GaN異質(zhì)結(jié)溝道中會誘導(dǎo)出二維電子氣(2DEG)。在所述含有P型GaN的外延片上濺射一層?xùn)艠O金屬Gate Mtl，該柵極金屬的材料為TiN或W，如圖3所示。所述濺射的工藝為直流濺射、交流濺射、反應(yīng)濺射和磁控濺射。如圖4所示，在所述柵極金屬層上涂敷一層光刻膠如圖4所示，通過曝光顯影形成掩膜，采用該掩膜進行刻蝕，對所述柵極金屬層及P型GaN進行刻蝕，在刻蝕的過程中選用氯基、氟基或者二者混合的刻蝕氣體通過選擇性刻蝕P型GaN外延層及柵極金屬層形成如圖5所示的柵極結(jié)構(gòu)。之后將所述柵極金屬層之上的光刻膠清洗掉。之后通過等離子體增強化學(xué)氣相沉積PECVD或原子層沉積PEALD或快速熱化學(xué)氣相沉積RTCVD或低壓力化學(xué)氣相沉積LPCVD沉積形成所述第一鈍化層，如圖6所示，該第一鈍化層的材料為SiO₂鈍化層或者SiN_x鈍化層或者Al₂O₃鈍化層。此外還可以通過任意低溫沉積工藝與高溫沉積工藝相組合的方式形成，例如可以通過等離子體增強化學(xué)氣相沉積PECVD與快速熱化學(xué)氣相沉積RTCVD組合的工藝形成第一鈍化層。在形成第一鈍化層后，在圖6所示的器件的左右兩側(cè)通過離子注入或者物理刻蝕斷開MESA的方式將不同的器件隔離開來。在所述第一鈍化層上的源極區(qū)域及漏極區(qū)域進行光學(xué)光刻，即對第一鈍化層、第一鈍化層之下的AlGaN層進行刻蝕形成第一源極沉積區(qū)及第一漏極沉積區(qū)，在所述第一源極沉積區(qū)及第一漏極沉積區(qū)通過濺射、蒸發(fā)、PVD等沉積工藝沉積金屬，同時通過退火的工藝使得沉積的金屬與下層的GaN層形成歐姆接觸，即形成歐姆接觸沉積層，如圖7所示。之后再在上層通過等離子體增強化學(xué)氣相沉積PECVD或原子層沉積PEALD或快速熱化學(xué)氣相沉積RTCVD或低壓力化學(xué)氣相沉積LPCVD沉積形成所述第二鈍化層，該第二鈍化層的材料為SiO₂鈍化層或者SiN_x鈍化層或者Al₂O₃鈍化層。此外還可以通過任意低溫沉積工藝與高溫沉積工藝工藝相組合的方式形成，例如可以通過等離子體增強化學(xué)氣相沉積PECVD與快速熱化學(xué)氣相沉積RTCVD組合的工藝形成第二鈍化層。對所述歐姆接觸沉積層之上的所述第二鈍化層進行光學(xué)光刻，形成第二源極沉積區(qū)及第二漏極沉積區(qū)，如圖8所示。在所述第二源極沉積區(qū)及第二漏極沉積區(qū)通過濺射、蒸發(fā)、PVD等沉積工藝沉積過渡金屬，如圖9所示。之后再在上層通過等離子體增強化學(xué)氣相沉積PECVD或原子層沉積PEALD或快速熱化學(xué)氣相沉積RTCVD或低壓力化學(xué)氣相沉積LPCVD沉積形成所述第三鈍化層，該第三鈍化層的材料為SiO₂鈍化層或者SiN_x鈍化層或者Al₂O₃鈍化層。此外還可以通過任意低溫沉積工藝與高溫沉積工藝相組合的方式形成，例如可以通過等離子體增強化學(xué)氣相沉積PECVD與快速熱化學(xué)氣相沉積RTCVD組成的工藝形成第三鈍化層。對所述過渡金屬層Metl 1之上的所述第三鈍化層進行光學(xué)光刻，形成第三源極沉積區(qū)及第三漏極沉積區(qū)，如圖10所示。在所述第三源極沉積區(qū)及第三漏極沉積區(qū)通過濺射、蒸發(fā)、PVD等沉積工藝沉積源極連接電極金屬及漏極連接電極金屬，如圖11所示。之后再在上層通過等離子體增強化學(xué)氣相沉積PECVD或原子層沉積PEALD或快速熱化學(xué)氣相沉積RTCVD或低壓力化學(xué)氣相沉積LPCVD沉積形成所述第四鈍化層，該第四鈍化層的材料為SiO₂鈍化層或者SiN_x鈍化層或者Al₂O₃鈍化層。此外還可以通過任意低溫沉積工藝與高溫沉積工藝工藝相組合的方式形成，例如可以通過等離子體增強化學(xué)氣相沉積PECVD與快速熱化學(xué)氣相沉積RTCVD組成的工藝形成第四鈍化層，對所述源極連接電極金屬及漏極連接電極金屬Power Metal之上的所述第四鈍化層進行光學(xué)光刻，從而形成GaN增強型器件，如圖11所示。

本發(fā)明實施例還提供一種GaN增強型器件，所述GaN增強型器件采用上述所述的GaN增強型器件制備方法制備而成。

本發(fā)明實施例提供的GaN增強型器件制備方法及形成的形成的GaN增強型器件，該GaN增強型器件制備工藝與CMOS工藝相兼容，從而可以實現(xiàn)大批量，低成本的增強型電力電子開關(guān)器件生產(chǎn)與制備。

以上所述，僅為本發(fā)明的具體實施方式，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護范圍應(yīng)該以權(quán)利要求的保護范圍為準(zhǔn)。