低寄生參數(shù)鋁鎵氮化合物/氮化鎵高遷移率晶體管的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及的是一種具有低寄生參數(shù)的鋁鎵氮化合物/氮化鎵高電子迀移率晶體管的制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]鋁鎵氮化合物(AlGaN)/氮化鎵(GaN)高電子迀移率晶體管(HEMT)作為第三代寬禁帶化合物半導(dǎo)體器件具有輸出功率大、工作頻率高、耐高溫等特點，特別是其兼有的高頻、大功率特性是現(xiàn)有Si和GaAs等半導(dǎo)體技術(shù)所不具備的，這使得其在微波應(yīng)用領(lǐng)軍具有獨特的優(yōu)勢，從而成為了半導(dǎo)體微波功率器件研究的熱點。輸出功率能力方面，目前公開的小尺寸AlGaN/GaN HEMT的輸出功率密度在X波段可達30W/mm以上(Wu et al.1EEE ElectronDevice Lett.，Vol.25，N0.3，pp.117-119，2004.)、Ka波段其輸出功率甚至也達到了 10ff/mm以上(T.Palac1s et al.,IEEE ELECTRON DEVICE LETTERS, VOL.26, N0.11, pp.781-783,2005.);工作頻率方面，公開的AlGaN/GaN HEMT微波功率器件工作頻率已覆蓋到了3mm頻段(M.Micovic et al.,IEEE IMS Symp.Dig.,pp.237-239,2006.)0
[0003]雖然AlGaN/GaNHEMT兼有高頻、大功率的特性，特別是在獲得更高的功率密度方面，通過提升外延材料晶體質(zhì)量、SiN表面鈍化技術(shù)的引入(B.M.Green，et al.,IEEEElectron Device Lett.,Vol.21 ηο.6，ρρ.268-270，2000.)結(jié)合場板結(jié)構(gòu)的米用(Ando etal.1EEE Electron Device Lett.，Vol.24，N0.5，pp.289-291，2003.)，研究人員已取得了很好的突破。對于獲得高頻性能而言，目前AlGaN/GaN HEMT制造過程中還面臨諸多挑戰(zhàn)，因為隨著頻率的提高，SiN鈍化介質(zhì)層也好、場板結(jié)構(gòu)也好，都會引入額外的寄生參數(shù)，特別是針對毫米波應(yīng)用，寄生參數(shù)的引入將嚴(yán)重惡化器件的性能，甚至使得器件無法很好的被應(yīng)用，因此需要對SiN介質(zhì)層和場板結(jié)構(gòu)進行折中設(shè)計。
[0004]目前對于Ku波段及以下應(yīng)用的AlGaN/GaNHEMT，普遍采用了介質(zhì)輔助柵工藝進行，該工藝中器件的柵腳和柵帽分開光刻、制作，工序相對復(fù)雜，但每一個步驟可控制性強，且由于柵腳所需線寬一般不小于0.25μπι，可采用普通的光刻技術(shù)進行，所得到的器件一致性和可靠性都可得的有效保障。對于更高的毫米波應(yīng)用而言，為了降低寄生效應(yīng)，提高器件頻率特性，一般采用一次成型柵技術(shù)，該方法中柵腳和柵帽同時由光刻形成，通過后續(xù)金屬化工藝形成柵的制作，由于柵腳線寬需要達到0.15μπι甚至更小，往往采用電子束光刻的方法進行。采用電子束光刻的方法進行AlGaN/GaN HEMT—次成型柵制作的困難在于，AlGaN/GaN HEMT采用的SiC襯底具有很好的半絕緣性，易導(dǎo)致電荷積累，影響光刻的成品率和一致性，另外由于一次成型的0.15μπι柵比較脆弱，容易在后續(xù)工藝中遭到破壞，影響最終器件的成品率和可靠性。
[0005]鑒于AlGaN/GaN HEMT中一次成型0.15μπι柵制作的困難性，一種折中的辦法是優(yōu)化介質(zhì)輔助柵工藝，使得器件能夠工作在更高的頻率下，如采用電子束光刻獲得的0.15μπι柵腳，同時對場板結(jié)構(gòu)等參數(shù)進行優(yōu)化，降低寄生效應(yīng)，通過該方法可以實現(xiàn)器件在30GHz甚至更高頻率下的工作(Y.-F.Wu et al ,IEDM Technical Digest，pp.579-582，2003.)，當(dāng)然受制于介質(zhì)層的寄生效應(yīng)，通過該方法要想進一步提升器件的工作頻率幾乎已不可能。為進一步提升采用介質(zhì)輔助柵工藝制作的AlGaN/GaN HEMT器件的工作頻率，T.Palac1s等人(T.Palac1s et al., IEDM Technical Digest，2005.)引入了Ge犧牲層，在棚.制作完畢后將Ge犧牲層去除來降低器件的寄生，提升器件的頻率特性，該方法雖然可有助于提升器件的頻率特性，但是其困難在于AlGaN/GaN HEMT的應(yīng)用形式一般為微波單片集成電路(MMIC)，不僅要在同一個襯底上完成AlGaN/GaN HEMT的制作，同時還有完成微波單片集成電路元件如電容、電阻和電感等的制作，特別是電容的制作需要引入額外的介質(zhì)層，通常電容需要在柵制作完成后進行，電容制作過程中淀積的介質(zhì)層將抵消前面Ge犧牲層去除帶來的寄生降低作用，使得Ge犧牲層技術(shù)實用性不強。
[0006]為充分利用介質(zhì)輔助柵工藝在工藝可控制性、成品率以及一致性等方面的優(yōu)勢，同時兼容基于AlGaN/GaN HEMT的微波單片集成電路制作，有必要改進相關(guān)工藝。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]發(fā)明目的:本發(fā)明提供了一種具有低寄生參數(shù)的鋁鎵氮化合物/氮化鎵高電子迀移率晶體管的制造方法，通過減薄介質(zhì)輔助柵工藝制作的AlGaN/GaN HEMT器件有源區(qū)鈍化介質(zhì)層厚度的方法來實現(xiàn)對寄生參數(shù)的降低，該方法具有可操作性強，與基于AlGaN/GaNHEMT的微波單片集成電路制作工藝兼容等優(yōu)點。
[0008]技術(shù)手段:為實現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明提出了一種低寄生參數(shù)鋁鎵氮化合物/氮化鎵高迀移率晶體管的制造方法，所述晶體管所用外延材料包括從下到上依次疊加的襯底、GaN緩沖層和AlGaN勢皇層，包括如下步驟:
[0009]A:在AlGaN勢皇層涂覆第一光刻膠層，經(jīng)曝光、顯影去除需要淀積源漏電極金屬層區(qū)域的第一光刻膠層；
[0010]B:淀積源漏電極金屬層到第一光刻膠層以及AlGaN勢皇層上，剝離去除第一光刻膠層及其上的源漏電極金屬層得到器件的源電極和漏電極；
[0011]C:高溫退火使源電極和漏電極與其下方的半導(dǎo)體層形成良好的歐姆接觸，淀積一層第一介質(zhì)層到AlGaN勢皇層、源電極和漏電極上；
[0012]D:在第一介質(zhì)層上涂覆第二光刻膠層，并經(jīng)過曝光、顯影在源電極和漏電極之間的光刻膠層中形成第一窗口 ；
[0013]E:以第二光刻膠層為掩膜，采用干法等離子體刻蝕的方法將第一窗口中的第一介質(zhì)層去除，并去除第一介質(zhì)層上的第二光刻膠層后在第一介質(zhì)層上得到第二窗口；
[0014]F:在第一介質(zhì)層及第二窗口之上涂覆第三光刻膠層，并經(jīng)過曝光、顯影操作之后在所示的第二窗口之上的第三光刻膠層中形成第三窗口；
[0015]G:在第三光刻膠層以及第三窗口中淀積柵帽金屬層，采用剝離工藝去除第三光刻膠層及其上的柵帽金屬層后得到柵電極；
[0016]H:淀積第二介質(zhì)層對柵電極進行保護，在第二介質(zhì)層之上涂覆第四光刻膠層，并經(jīng)過曝光、顯影操作之后在源電極和漏電極之間的第四光刻膠層中形成第四窗口，第四窗口完全覆蓋柵電極且大于柵電極，然后去除第四窗口下的第一介質(zhì)層后去除第四光刻膠層，淀積第三介質(zhì)層對柵電極進行保護，完成AlGaN/GaN HEMT器件制作；
[0017]或者步驟G后，首先在第一介質(zhì)層和柵電極之上涂覆第四光刻膠層，并經(jīng)過曝光、顯影操作之后在源電極和漏電極之間的第四光刻膠層中形成第四窗口，第四窗口完全覆蓋柵電極且略微比柵電極大;去除第四窗口下的第一介質(zhì)層;去除第四光刻膠層，淀積第二介質(zhì)層對柵電極進行保護，完成AlGaN/GaN HEMT器件制作。
[0018]優(yōu)選地，步驟C中，所述的第一介質(zhì)層的材料為SiN或者S12,厚度為150nm?300nmo
[0019]所述的第二介質(zhì)層的材料為SiN或者S12，厚度為Onm?200nm。
[0020]所述的第三介質(zhì)層的材料為SiN或者S12，厚度為10nm?200nm。優(yōu)選地，第四窗口下的第一介質(zhì)層采用干法刻蝕的方法去除，同時，第四窗口下的第一介質(zhì)層全部去除或者