申请/专利权人：西安电子科技大学

申请日：2018-05-08

公开（公告）日：2020-12-15

公开（公告）号：CN108598000B

主分类号：H01L21/335(20060101)

分类号：H01L21/335(20060101);H01L29/778(20060101);H01L21/28(20060101);H01L29/51(20060101)

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2020.12.15#授权;2018.10.26#实质审查的生效;2018.09.28#公开

摘要：本发明提供一种GaN基增强型MISHEMT器件的制作方法及器件。所述方法包括在包含有衬底层、成核层、缓冲层、插入层、势垒层的外延基片上制备源电极和漏电极以及钝化层；在所述钝化层上制备通孔，在所述势垒层上制备凹槽，所述通孔和所述凹槽的开口相连通，形成所述钝化层和所述势垒层的界面；所述界面包括所述钝化层远离所述势垒层的一面、所述通孔的侧壁、所述凹槽的侧壁和所述凹槽的底面；在所述界面上制备阻挡层介质，形成所述介质势垒层界面；对所述阻挡层进行氧化处理，使得氧化气氛扩散到所述介质势垒层界面；在所述阻挡层上生长介质层；在介质层上依次制备栅极、保护层、金属互联。本发明能够改善MISHEMT器件的界面质量。

主权项：1.一种GaN基增强型MISHEMT器件的制作方法，其特征在于，包括：在包含有衬底层、成核层、缓冲层、插入层、势垒层的外延基片上制备源电极和漏电极以及钝化层；所述势垒层为ALGaN制备；在所述钝化层上制备通孔，在所述势垒层上制备凹槽，所述通孔和所述凹槽的开口相连通，形成所述钝化层和所述势垒层的界面；所述界面包括所述钝化层远离所述势垒层的一面、所述通孔的侧壁、所述凹槽的侧壁和所述凹槽的底面；在所述界面上制备阻挡层的介质，形成所述介质势垒层界面；所述阻挡层为Al2O3制备；对所述阻挡层进行氧化处理，使得氧化气氛扩散到所述介质势垒层界面，在势垒层表面形成结晶状的AlGaON界面层；在所述阻挡层上生长介质层；在介质层上依次制备栅极、保护层、金属互联。

全文数据：GaN基增强型MISHEMT器件的制作方法及器件技术领域[0001]本发明属于半导体器件技术领域，具体地说是一种GaN基增强型MISHEMTMetalInsulationSemiconductorHighElectronMobilityTransistor，金属绝缘半导体高电子迁移率晶体管器件的制作方法及器件。背景技术[0002]继第一代兀素半导体材料Si、Ge和第二代化合物半导体材料GaAs、InP等之后的第三代宽禁带半导体材料GaN，因具有直接带隙、禁带宽度宽、击穿场强高、饱和电子漂移速度快、热导率高、抗辐照性能好等优点而迅速发展起来。随着科技和社会发展水平的提高，第一、二代半导体材料无法满足更高频率、更高功率电子器件的需求，基于第三代宽禁带半导体材料的电子器件则可满足这一要求，大大提高了器件性能，并能在恶劣环境中工作。相比于传统的Si基横向扩散金属-氧化物-半导体场效应晶体管和GaAs基高电子迀移率晶体管，GaN基高电子迁移率晶体管HEMT，HighElectronMobilityTransistor具有击穿电压高、开关速度快以及工作频率高等优点，能在高压、高温、辐照等恶劣环境中工作，在有源相控阵雷达、电子战系统、下一代移动通信、智能电网、4C产业等军民两用领域具有非常广阔的应用前景。[0003]AlGaNGaN材料在形成异质结结构后，界面处能够通过自发极化和压电极化形成大量的二维电子气面密度约1013cm-2，使器件即使在不加栅极偏压时也处于开态，需要加负的栅压Vth0具有正的开启电压，不仅可以简化射频微波电路，还能避免电力电子器件的失效操作，更重要的是其与耗尽型器件结合，能组成直接耦合场效应晶体管逻辑（DCFL，Direct-CoupledField-EffectTransistorLogic数字电路，这大大拓宽了GaN基HEMT器件的应用范围。所以关于GaN基增强型高电子迀移率晶体管的研究也是氮化物半导体领域的国际研究热点。国内外对增强型AlGaNGaNHEMT的报道中主要采用了以下几种技术：[0004]栅槽技术:凹槽栅结构是在2002年由Moon等人提出的，是通过刻蚀栅槽，使栅下沟道里的二维电子气2DEG，2DimensionalElectronGas耗尽的一种方法。即在做完欧姆接触电阻之后，并没有直接用电子束蒸发形成栅极，而是在栅极区域通过C12等离子体刻蚀势垒层形成一个凹槽，再进行后续工艺。2006年WangRuonan首次报道了以Si3N4为栅介质的GaN槽栅MISMetalInsulatorSemiconductor，金属-介质-半导体结构，极大改善了凹栅的漏电问题，提高了器件的饱和输出电流。用槽栅技术实现增强型在工艺上比较容易实现，满足集成电路的工艺要求，但是存在刻蚀深度控制要求高、阈值电压均匀性难控制等问题。[0005]氟注入技术:2005年CaiYong等人采用对栅极下方区域AlGaN势垒层进行F等离子体注入的方法实现了增强型器件。在栅极下方区域注入强负电性的F离子电荷会使势垒高度抬高，并且F离子的强负电性会对沟道中的电子产生耗尽作用，从而实现器件的增强。F离子注入工艺简单易实现，且重复性高，但是F注入技术会引入不可避免的材料损伤，阈值的可控性较差，很难实现高的阈值电压3V。同时，在高温下F的稳定性不太好，会造成阈值的漂移和器件的退化等可靠性问题。[0006]半极性或者非极性GaN技术:与传统的C面蓝宝石衬底不同，在r面或者a面蓝宝石衬底生长外延层，使得GaN材料变为半极性或者非极性，削弱了AlGaNGaNHEMT的极化强度，从而实现增强。但是这样实现的增强型由于材料的极化强度很弱，会因此导致其二维电子气浓度很低，因此器件方阻较大。同时，用半极性或者非极性材料制作的器件迁移率较低。[0007]薄势垒技术:从外延生长的角度考虑，将常规的势垒层厚度减薄，从而调控沟道二维电子气的密度使之降低。当势垒层厚度减小到一定程度时，其极化效应减弱，从而由极化产生的二维电子气浓度降低，可以实现阈值电压的正向漂移。但是由于整个势垒层厚度同时变薄，导致整个沟道的二维电子气浓度减少，使得沟道方阻增高，且电流密度也相应的下降。WangZheli、ZhouJianjun等人在2015年使用薄势垒和栅介质结合的方式实现了阈值电压为IV，跨导为187mSmm的增强型器件。[OOOS]目前，以上几种实现增强的技术手段中最常用的为氟离子注入和槽栅MIS，由于沟道是部分耗尽的，在实现增强的同时，能保证器件具有较高的源漏电流密度（IDS。作为常用的一种实现器件增强的技术，槽栅MIS结构具有很大的优势，但是也存在相应的不足之处：[0009]首先，存在器件栅下区域的损伤问题。凹槽刻蚀会对器件以及材料造成一定程度的损伤。虽然可以通过一些方法降低或者修复损伤，但是并不能完全消除，这种刻蚀造成的损伤会对器件的特性以及可靠性造成一定程度的影响。[0010]其次，栅介质引入的介质氮化物界面问题。低质量栅介质层的建立使栅介质层和氮化物势垒层之间存在高密度的界面电荷，界面态的充放电效应会导致严重的阈值电压不稳定等可靠性问题，界面电荷的能带调制和远程电离杂质散射作用会引起阈值电压负漂、沟道载流子迁移率和跨导降低等器件性能退化问题。GaN基绝缘栅器件界面问题己经成为制约其可靠性提高和产业化应用的重要因素，近年来氮化物绝缘栅器件的界面改善工艺和新型栅介质层技术成为本领域的国际研宄热点。发明内容[0011]本发明的目的在于克服现有绝缘栅器件的不足，提供一种GaN基增强Smishemt器件的制作方法及器件，以减少栅介质层与氮化物势垒层之间的界面电荷，改善绝缘栅HEMT器件的界面特性和可靠性，提高器件工作稳定性和使用寿命。[0012]基于上述目的本发明提供的GaN基增强型MISHEMT器件的制作方法，包括：[0013]在包含有衬底层、成核层、缓冲层、插入层、势垒层的外延基片上制备源电极和漏电极以及钝化层；[0014]在所述钝化层上制备通孔，在所述势垒层上制备凹槽，所述通孔和所述凹槽的开口相连通，形成所述钝化层和所述势垒层的界面;所述界面包括所述钝化层远离所述势垒层的一面、所述通孔的侧壁、所述凹槽的侧壁和所述凹槽的底面；[0015]在所述界面上制备阻挡层介质，形成所述介质势垒层界面；[0016]对所述阻挡层进行氧化处理，使得氧化气氛扩散到所述介质势垒层界面；[0017]在所述阻挡层上生长介质层；[0018]在介质层上依次制备栅极、保护层、金属互联。[0019]可选的，所述氧化处理包括热氧化处理和等离子体辅助氧化处理中的至少一种。[0020]可选的，当所述氧化处理为热氧化处理时，工艺条件为：[0021]氧化反应气体为〇2，[0022]衬底温度为500°C〜700°C，[0023]氧化时间为30min〜lh。[0024]可选的，当所述氧化处理为等离子体辅助氧化处理时，工艺条件为：[0025]氧化反应气体为02或03或N20，[0026]射频源功率为300W，[0027]衬底温度为300°C〜400°C，[0028]氧化时间为20min〜30min。[0029]可选的，所述在包含有衬底层、成核层、缓冲层、插入层、势垒层的外延基片上制备源电极和漏电极以及钝化层的步骤包括：[0030]在所述包含有衬底层、成核层、缓冲层、插入层、势垒层的外延基片上制备源电极和漏电极；[0031]在AlGaN势垒层上光刻有源区的电隔离区域，利用感应耦合等离子刻蚀工艺ICP，InductivelyCoupledPlasma或离子注入工艺制作器件有源区的电隔离；[0032]在源电极、漏电极和有源区的AlGaN势垒层上，利用等离子增强化学气相沉积工艺PECVD，PlasmaEnhancedChemicalVaporDeposition生长SiN钝化层。[0033]可选的，所述等离子增强化学气相沉积工艺的工艺条件为：[0034]反应前驱体氧源为H2〇;[OO35]反应前驱体金属有机物源为TMATrimethylAluminum，三甲基招）；[0036]衬底温度为300°C;[0037]反应腔室压力为0.3Torr。[0038]可选的，所述在所述钝化层上制备通孔，在所述势垒层上制备凹槽的步骤具体包括：[0039]在SiN钝化层上光刻栅槽区域，并利用感应耦合等离子刻蚀工艺对该栅槽区域内的SiN钝化层和AlGaN势垒层进行刻蚀，刻蚀至余下的AlGaN势垒层厚度为第一设定厚度。[0040]可选的，所述在所述界面上制备阻挡层的步骤具体包括：[0041]在栅槽区域的AlGaN势垒层和栅槽区域以外的SiN钝化层上，用顺3和或N2等离子体进行表面预处理，随后用等离子增强原子层沉积工艺PEALD，PlasmaEnhancedAtomicLayerDeposition预沉积厚度为第二设定厚度的AI2O3介质层，形成所述阻挡层。[0042]可选的，所述等离子增强原子层沉积的工艺条件为：[0043]反应前驱体源为順3和N2气体；[0044]衬底温度为300°C;[0045]射频源功率设置为200W;[0046]移除时间为5min。[0047]同时，本发明还提供一种GaN基增强型MISHEMT器件，包括衬底，还包括在所述衬底一侧依次设置的成核层、缓冲层、插入层、势垒层、钝化层；[0048]在所述外延基片势垒层上生长有源电极和漏电极，所述源电极和漏电极从所述插入层延伸到所述钝化层；[0049]所述钝化层上设置有通孔，所述势垒层上设置有凹槽;所述通孔和所述凹槽的开口相连通，形成所述钝化层和所述势垒层的界面;所述界面包括所述钝化层远离所述势垒层的一面、所述通孔的侧壁、所述凹槽的侧壁和所述凹槽的底面；[0050]所述界面上依次生长有阻挡层、介质层；[0051]所述凹槽中，生长有栅电极，所述栅电极部分覆盖所述介质层；[0052]所述介质层和所述栅电极上生长有保护层。[0053]从上面所述可以看出，本发明实施例提供的GaN基增强型MISHEMT器件的制作方法及器件，在生长介质时首先在界面上生长阻挡层介质，从而在对界面进行氧化时，通过对阻挡层直接进行氧化，使得氧化气氛扩散到界面，通过实验表明，这种方式能够在势垒层表面形成结晶状的AlGaON界面层，提高势垒层表面的氧化层质量，同时，减少了势垒层与栅介质层之间的界面电荷，改善了栅绝缘器件的界面特性和可靠性。[0054]同时，本发明实施例利用等离子增强原子层沉积（PEALD，PlasmaEnhancedAtomicLayerDeposition工艺生长介质层，提高了介质的结晶质量，同时生长所需的温度较低，即仅有300°C左右，可以有效避免高温条件对器件的损伤。[0055]本发明不同于传统的界面氧化工艺，利用了扩散控制的热氧化或等离子体辅助氧化工艺使得AlGaN势垒层表面氧化形成晶状的AlGaON界面层，即反应的速率由氧在介质中的扩散速率决定。这种方法可以减少栅介质层与AlGaN势垒层之间的界面电荷，改善绝缘栅器件的界面特性和可靠性。附图说明[0056]图1是本发明一种实施例的方法主要流程示意图；[0057]图2是本发明另一种实施例的方法主要流程示意图；[0058]图3为本发明实施例提供的GaN基增强型MISHEMT器件主要结构示意图。具体实施方式[0059]为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。[0060]本发明一种实施方案提供的GaN基增强型MISHEMT器件的制作方法及器件，如图1所示，包括如下步骤：[0061]步骤101:在衬底制备A1N成核层、GaN缓冲层、A1N插入层、AlGaN势垒层、源电极和漏电极；[0062]步骤102:在AlGaN势垒层上光刻有源区的电隔离区域，利用感应耦合等离子刻蚀ICP工艺或离子注入工艺制作器件有源区的电隔离；[0063]步骤103:在源电极、漏电极和有源区的AlGaN势垒层上，利用等离子增强化学气相沉积PECVD工艺生长SiN纯化层；[0064]步骤104:在SiN钝化层上光刻栅槽区域，并利用ICP工艺对该栅槽区域内的SiN钝化层和AlGaN势垒层进行刻蚀，刻蚀至余下的AlGaN势垒层厚度为1〜6nm;[0065]步骤105:在栅槽区域的AlGaN势垒层和栅槽区域以外的SiN钝化层上，用NH3N2等离子体进行表面预处理，随后用等离子增强原子层沉积PEALD工艺预沉积厚度为0•5nm〜2nm的Al2〇3介质层;在本实施例中，预沉积的A1203介质层为阻挡层；[0066]步骤106:在预沉积的Al2〇3介质层上，通过扩散控制的界面氧化方法，利用热氧化工艺在AlGaN表面形成晶状的AlGaON界面层。其氧化的工艺条件如下：[0067]氧化反应气体为02，[0068]衬底温度为500°C〜700°C，[0069]氧化时间为30min〜lh;[0070]步骤1〇7:在器件上继续用等离子增强原子层沉积PEALD工艺沉积厚度为15nm〜25nm的A12〇3栅介质层；[0071]步骤108:在Al2〇3栅介质层上光刻栅电极区域，并利用电子束蒸发工艺制作栅电极；[0072]步骤109:对制作好栅电极的器件进行栅金属化后退火PMA;[0073]步骤1010:在栅电极上和栅电极区域以外的SiN钝化层上，利用PECVD工艺生长SiN保护层；[0074]步骤1011:在SiN保护层上光刻金属互联开孔区，并利用ICP工艺依次刻蚀掉互联开孔区的SiN保护层、栅介质层、SiN钝化层；[0075]步骤1012:在金属互联开孔区和未开孔刻蚀的SiN保护层上光刻金属互联区域，并利用电子束蒸发工艺制作金属互联，用于引出源电极和漏电极，完成器件制作。[0076]在本发明具体实施例中，介质层和阻挡层可以为同种物质，即阻挡层为介质层的一部分。介质层和阻挡层也可以采用不同种物质制作。[0077]具体实施例一:在蓝宝石衬底上利用热氧化工艺制作Al2〇3栅介质层总厚度为20nm的GaN基凹槽绝缘栅增强型高电子迁移率晶体管。其中，20nm的介质层的一部分作为阻挡层使用。[0078]步骤11，在外延基片的AlGaN势垒层上制作源电极和漏电极。在本发明实施例中，所述外延基片可通过购买获得，该外延基片由下向上依次包括衬底、A1N成核层、GaN缓冲层、A1N插入层、AlGaN势垒层。[0079]步骤11a:在AlGaN势垒层上光刻源电极区域和漏电极区域。[0080]首先，将外延基片放在200°C的热板上烘烤5min;[0081]然后，在GaN帽层上进行剥离胶的涂胶和甩胶，其甩胶厚度为〇.35wn，并将样品放在200°C的热板上烘烤5min;[0082]接着，在剥离胶上进行光刻胶的涂胶和甩胶，其甩胶厚度为〇.77um，并将样品放在90°C的热板上烘烤lmin;[0083]最后，将完成涂胶和甩胶的样品放入光刻机中对已涂胶的表面进行曝光，并将完成曝光的样品放入显影液中移除光刻胶和剥离胶，再对其进行超纯水冲洗和氮气吹后形成源电极区域和漏电极区域。[0084]步骤11b:在源电极区域和漏电极区域内的AlGaN势垒层上以及源电极区域和漏电极区域外的光刻胶上蒸发源电极和漏电极：[0085]首先，将有源电极和漏电极光刻图形的样品放入等离子去胶机中进行底膜处理，其处理的时间为5min;[0086]然后，将样品放入电子束蒸发台中，待电子束蒸发台的反应腔室真空度达到2X10-6Torr之后在源电极区域和漏电极区域内的AlGaN势垒层上以及源电极区域和漏电极区域外的光刻胶上蒸发欧姆金属，该欧姆金属是自下向上依次由Ti、Al、Ni和Au四层金属组成的金属堆栈结构；[0087]接着，对完成欧姆金属蒸发的样品进行剥离，以移除源电极区域和漏电极区域外的欧姆金属、光刻胶和剥离胶；[0088]最后，用超纯水冲洗样品并用氮气吹干。[0089]步骤11c:将完成欧姆金属蒸发和剥离的样品放入快速热退火炉中进行退火处理，以使源电极和漏电极区域内AlGaN势垒层上的欧姆金属下沉至GaN缓冲层，从而形成欧姆金属与异质结沟道之间的欧姆接触，其退火的工艺条件为:退火气氛为N2，退火温度为83TC，退火时间为30s。[0090]步骤12,在AlGaN势垒层上光刻有源区的电隔离区域，利用ICP工艺制作器件有源区的电隔离。[0091]步骤12a:在AlGaN势垒层上光刻电隔离区域。[0092]首先，将样品放在200°C的热板上烘烤5min;[0093]然后，进行光刻胶的涂胶和甩胶，其甩胶转速为35〇〇转mim，并将样品放在9rc的热板上烘烤lmin;[0094]最后，将样品放入光刻机中对电隔离区域内的光刻胶进行曝光，再将完成曝光后的样品放入显影液中以移除电隔离区域内的光刻胶，并对其进行超纯水冲洗和氮气吹干。[0095]步骤12b:在AlGaN势垒层上刻蚀电隔离区域：[0096]首先，利用ICP工艺依次刻蚀电隔离区域的AlGaN势垒层、A1N插入层和GaN外延层，以实现有源区的台面隔离，其总的刻蚀深度为1〇〇nm;[OO97]然后，将样品依次放入丙酮溶液、剥离液、丙酮溶液和乙醇溶液中进行清洗，以移除电隔离区域外的光刻胶；[0098]最后，用超纯水冲洗样品并用氮气吹干。[00"]步骤13，在源电极区域、漏电极区域和有源区的AlGaN势垒层上，利用PECVD工艺生长SiN钝化层。[0100]步骤13a:对完成有源区电隔离的样品进行表面清洗。[0101]首先，将样品放入丙酮溶液中超声清洗3mim，其超声强度为3.0;[0102]然后，将样品放入温度为60°C的剥离液中水浴加热5min;[0103]接着，将样品依次放入丙酮和乙醇溶液中超声清洗3min，其超声强度为3.0;[0104]最后，用超纯水冲洗样品并用氮气吹千。[0105]步骤13b:在源电极、漏电极和有源区的AlGaN势垒层上，利用PECVD工艺生长厚度为60nm的SiN钝化层，其生长的工艺条件为:采用NH3和SiH4反应气体，衬底温度为250°C，反应腔室压力为600mTorr，RF功率为22W。[0106]步骤14,在SiN钝化层上光刻栅槽区域，并利用ICP工艺对该栅槽区域内的SiN钝化层和AlGaN势垒层进行刻蚀。[0107]步骤14a:在SiN钝化层上光刻栅槽区域：[0108]首先，将样品放在20CTC的热板上烘烤5min;[0109]然后，进行光刻胶的涂胶和甩胶，其甩胶转速为3500转mim，并将样品放在90°C的热板上烘烤lmin;[0110]接着，将样品放入光刻机中对栅槽区域内的光刻胶进行曝光；最后，将完成曝光后的样品放入显影液中以移除栅槽区域内的光刻胶，并对其进行超纯水冲洗和氮气吹干。[0112]步骤14b:利用ICP刻蚀工艺移除栅槽区域内的SiN钝化层和AlGaN势垒层，刻蚀至AlGaN势垒层剩余厚度为4mn。其刻蚀的条件为：反应气体为CF4和02,反应腔室压力为1OmTorr，上电极和下电极的射频功率分别为1〇〇w和10W。[0113]步骤15,在栅槽区域内的AlGaN势垒层和栅槽区域外的SiN纯化层上，利用PEALD工艺预生长AI2O3介质层。[0114]步骤15a:对完成栅槽刻蚀的样品进行表面清洗。[0115]首先，将样品放入丙酮溶液中超声清洗3mim，其超声强度为3.0;[0116]然后，将样品放入温度为60°C的剥离液中水浴加热5min;[0117]接着，将样品依次放入丙酮和乙醇溶液中超声清洗3min，其超声强度为[0118]3.〇;最后，用超纯水冲洗样品并用氮气吹干。[0119]步骤15b:将完成表面清洗的样品放入等离子增强原子层沉积PEALD设备中，对栅槽区域的AlGaN势垒层和栅槽区域外的SiN钝化层表面进行原位预处理，其处理的工艺条件为：反应气体为NH3和N2混合气体，衬底温度为300°C，射频功率设置为200W，处理时间为5min；[0120]步骤15c:在栅槽区域内的AlGaN势垒层和栅槽区域外的SiN钝化层上，利用等离子增强原子层沉积PEALD工艺预生长厚度为lnm的Al2〇3介质层，其生长的工艺条件为:采用出0和TMA作为反应前驱体源，衬底温度为3〇〇°C，反应腔室压力为0•3Torr。[0121]步骤16,利用热氧化工艺对预生长了A1203介质层的样品进行氧化处理。[0122]步骤lfe:对完成AI2O3介质层预生长的样品进行表面清洗：[0123]首先，将样品放入丙酮溶液中超声清洗3mim，其超声强度为3•0;[0124]然后，将样品放入乙醇溶液中超声清洗3min，其超声强度为3•0;[0125]最后，用超纯水冲洗样品并用氮气吹干；[0126]步骤16b:将完成表面清洗的样品放入热氧化炉中，通过扩散控制的氧化方法使得AlGaN势垒层表面氧化形成AlGa0N界面层，其热氧化的工艺条件为:氧化气体为〇2，反应腔室温度为600°C，氧化时间为lh。[0127]步骤17,在预沉积的Al2〇3栅介质层上，利用PEALD工艺继续生长Al2〇3的栅介质层。[0128]步骤17a:对完成热氧化处理的样品进行表面清洗：[0129]首先，将样品放入丙酮溶液中超声清洗3mim，其超声强度为3•0;[0130]然后，将样品放入乙醇溶液中超声清洗3min，其超声强度为3_0;[0131]最后，用超纯水冲洗样品并用氮气吹干；[0132]步骤17b:将完成表面清洗的样品放入等离子增强原子层沉积PEALD设备中，在预沉积的Ah〇3栅介质层上，利用PEALD工艺继续生长厚度为l9nm的Al2〇3的栅介质层。[0133]步骤18,在栅介质层上光刻栅电极区域，并利用电子束蒸发工艺制作栅电极。[0134]步骤18a:在栅介质层上光刻栅电极区域：[0135]首先，将完成栅介质层生长的样品放在20TC的热板上烘烤5min;[0136]然后，在栅介质层上进行剥离胶的涂胶和甩胶，其甩胶厚度为〇.35um，并将样品放在200°C的热板上烘烤5min;[0137]接着，在剥离胶上进行光刻胶的涂胶和甩胶，其甩胶厚度为0.77M1，并将样品放在90°C的热板上烘烤lmin;[0138]之后，将完成涂胶和甩胶的样品放入光刻机中对栅电极区域内的光刻胶进行曝光；[0139]最后，将完成曝光的样品放入显影液中移除栅电极区域内的光刻胶和剥离胶，并对其进行超纯水冲洗和氮气吹干；[0140]步骤18b:在栅电极区域内的栅介质层和栅电极区域外的光刻胶上蒸发栅电极。[0141]首先，将有栅电极光刻图形的样品放入等离子去胶机中进行底膜处理，处理时间为5min;[0142]然后，将样品放入电子束蒸发台中，待电子束蒸发台的反应腔室真空度达到2X10-6T〇rr之后在栅电极区域内的栅介质层和栅电极区域外的光刻胶上蒸发栅金属，该栅金属是自下向上依次由Ni、Au和Ni三层金属组成的金属堆找结构；[0143]接着，对完成栅金属蒸发的样品进行剥离，以移除栅电极区域外的栅金属、光刻胶和剥离胶；[0144]最后，用超纯水冲洗样品并用氮气吹干。[0145]步骤19,对制作好栅电极的样品进行栅金属化后退火。[0146]步骤19a:将制作好栅电极的样品放入快速热退火炉中进行退火处理，其退火的工艺条件为:退火气体为N2,退火温度为450。：，退火时间为2min。[0147]步骤110,在栅电极上和栅电极区域以外的Al2〇3介质层上，利用PECVD工艺生长SiN保护层。[0148]步骤110a:对完成栅金属化后退火的样品进行表面清洗。[0149]首先，将样品放入丙酮溶液中超声清洗3mim，其超声强度为3.0;[0150]然后，将样品放入温度为60°C的剥离液中水浴加热5min;[0151]接着，将样品依次放入丙酮和乙醇溶液中超声清洗3min，其超声强度为3.0;[0152]最后，用超纯水冲洗样品并用氮气吹干。[0153]步骤110b:在栅电极上和栅电极区域以外的Al2〇3介质层上，利用PECVD工艺生长厚度为200nm的SiN保护层，其生长的工艺条件为:采用NH3和SiH4反应气体，衬底温度为25TC，反应腔室压力为600mTorr，射频功率为22W。[0154]步骤m，在SiN保护层上光刻金属互联层开孔区，并利用icp工艺依次刻蚀掉互联开孔区的SiN保护层、栅介质层、SiN钝化层。[0155]步骤11la:在SiN保护层上光刻金属互联层开孔区。[0156]首先，将样品放在2〇〇°C的热板上烘烤5min;[0157]然后，进行光刻胶的涂胶和甩胶，其甩胶转速为3500转mim，并将样品放在9TC的热板上供烤ltnin;[0158]接着，将样品放入光刻机中对金属互联层开孔区域内的光刻胶进行曝光；[0159]最后，将完成曝光后的样品放入显影液中以移除互联开孔区域内的光刻胶，并对其进行超纯水冲洗和氮气吹千。[0160]步骤111b:利用ICP刻蚀工艺在反应气体为CF4和〇2,反应腔室压力为lOmTorr，上电极和下电极的射频功率分别为100W和10W的条件下，先移除互联开孔区域内的200nm厚的SiN保护层，再刻蚀掉20nm厚的Al2〇3栅介质层，最后刻蚀掉60nm厚的SiN钝化层。[0161]然后，将样品依次放入丙酮溶液、剥离液、丙酮溶液和乙醇溶液中进行清洗，以移除互联层开孔区域外的光刻胶；[0162]步骤112,在金属互联层开孔区的源电极和漏电极以及未开孔刻蚀的SiN保护层上光刻金属互联层区域，并利用电子束蒸发工艺制作金属互联层，用于引出源电极和漏电极，完成器件制作。[0163]步骤112a:在金属互联层开孔区的源电极和漏电极以及未开孔刻蚀的SiN保护层上光刻金属互联层区域：[0164]首先，将完成金属互联层开孔刻蚀的样品放在200°C的热板上烘烤5min;[0165]然后，在金属互联层开孔区的源电极和漏电极以及未开孔刻蚀的SiN保护层上进行剥离胶的涂胶和甩胶，其甩胶厚度为0•35um，并将样品放在200°C的热板上烘烤5min;[0166]接着，在剥离胶上进行光刻胶的涂胶和甩胶，其甩胶厚度为〇.77wn，并将样品放在90°C的热板上烘烤lmin;[0167]之后，将完成涂胶和甩胶的样品放入光刻机中对金属互联区域内的光刻胶进行曝光；[0168]最后，将完成曝光的样品放入显影液中移除金属互联层区域内的光刻胶和剥离胶，并对其进行超纯水冲洗和氮气吹干；[0169]步骤112b:在金属互联区域内的电极和SiN保护层以及金属互联区域外的光刻胶上蒸发金属互联：[0170]首先，将有金属互联光刻图形的样品放入等离子去胶机中进行底膜处理，其处理的时间为5min;[0171]然后，将样品放入电子束蒸发台中，待电子束蒸发台的反应腔室真空度达到2X10-6Torr之后在互联金属区域内的电极和SiN保护层以及金属互联区域外的光刻胶上蒸发互联金属，该互联金属是自下向上依次由Ti和Au两层金属组成的金属堆栈结构；[0172]接着，对完成互联金属蒸发的样品进行剥离，以移除金属互联层区域外的互联金属、光刻胶和剥离胶；[0173]最后，用超纯水冲洗样品并用氮气吹干，完成器件制作。[0174]本发明另一种技术方案提供的GaN基增强型MISHEMT器件的制作方法，如图2所示，包括如下步骤：[0175]步骤2〇1:在衬底上制备A1N成核层、GaN缓冲层、A1N插入层、AlGaN势垒层、源电极和漏电极；[0176]步骤202:在GaN帽层上光刻有源区的电隔离区域，利用感应耦合等离子刻蚀ICP工艺或离子注入工艺制作器件有源区的电隔离；[0177]步骤203:在源电极、漏电极和有源区的AlGaN势垒层上，利用PECVD工艺生长SiN钝化层；[0178]步骤204:在SiN钝化层上光刻栅槽区域，并利用ICP工艺对该栅槽区域内的SiN钝化层AlGaN势垒层进行刻蚀，刻蚀至余下的AlGaN势金层厚度为1〜6nm;[0179]步骤205:在栅槽区域的AlGaN势垒层和栅槽区域以外的SiN钝化层上，用NH3N2等离子体进行表面预处理，随后用等离子增强原子层沉积PEALD工艺预沉积厚度为0.5nm〜2nm的AI2O3介质层；[0180]步骤206:在预沉积的Ah〇3介质层上，通过扩散控制的界面氧化方法，利用等离子体辅助氧化工艺在AlGaN表面形成晶状的AlGaON界面层。其氧化的工艺条件如下：[0181]氧化反应气体为02或〇3或N20;[0182]射频源功率为300W;[0183]衬底温度为300°C〜400°C;[0184]氧化时间为20min〜30min。[0185]步骤207:在器件上继续用等离子增强原子层沉积PEALD工艺沉积厚度为15nm〜25nm的AI2O3栅介质层。[0186]步骤208:在Al2〇3栅介质层上光刻栅电极区域，并利用电子束蒸发工艺制作栅电极。[0187]步骤209:对制作好栅电极的器件进行栅金属化后退火PMA。[0188]步骤2〇10:在栅电极上和栅电极区域以外的SiN钝化层上，利PECVD工艺生长SiN保护层。[0189]步骤2011:在SiN保护层上光刻金属互联开孔区，并利用ICP工艺依次刻蚀掉互联开孔区的SiN保护层、栅介质层、SiN钝化层。[0190]步骤2012:在金属互联开孔区和未开孔刻蚀的SiN保护层上光刻金属互联区域，并利用电子束蒸发工艺制作金属互联，用于引出源电极和漏电极，完成器件制作。[0191]具体实施例二:在SiC衬底上利用等离子体辅助氧化工艺制作Al2〇3栅介质层总厚度为15nm的GaN基凹槽绝缘栅增强型高电子迁移率晶体管。其中，Al2〇3栅介质层有一部分作为阻挡层使用。[0192]步骤21，在外延基片的GaN缓冲层上制作源电极和漏电极。[0193]步骤21a:在AlGaN势垒层上光刻源电极区域和漏电极区域。本步骤的具体实现与所述步骤11a相同。[0194]步骤21b:在源电极区域和漏电极区域内的AlGaN势垒层上以及源电极区域和漏电极区域外的光刻胶上蒸发源电极和漏电极。[0195]本步骤的具体实现与所述步骤lib相同。[0196]步骤21c:将完成欧姆金属蒸发和剥离的样品放入快速热退火炉中进行退火处理，以使源电极和漏电极区域内AlGaN势垒层上的欧姆金属下沉至GaN缓冲层，从而形成欧姆金属与异质结沟道之间的欧姆接触，其退火的工艺条件为:退火气氛为N2，退火温度为850°C，退火时间为30s。[0197]步骤22,在AlGaN势垒层上光刻有源区的电隔离区域，利用离子注入工艺制作器件有源区的电隔离。[0198]步骤22a:在AlGaN势垒层上光刻电隔离区域:首先将样品放在200°C的热板上烘烤5min，然后进行光刻胶的涂胶和甩胶，其甩胶厚度为2wn，并将样品放在90°C的热板上烘烤lmin，接着将样品放入光刻机中对电隔离区域内的光刻胶进行曝光，最后将完成曝光后的样品放入显影液中以移除电隔离区域内的光刻胶，并对其进行超纯水冲洗和氮气吹干。[0199]步骤Mb:在AlGaN势垒层上制作有源区的电隔离:利用离子注入工艺依次将N离子注入到电隔离区域的AlGaN势垒层、A1N插入层和GaN外延层，以实现有源区的电隔离，其注入的深度为l〇〇nm，然后将样品依次放入丙酮溶液、剥离液、丙酮溶液和乙醇溶液中进行清洗，以移除电隔离区域外的光刻胶，最后用超纯水冲洗样品并用氮气吹千。[0200]步骤23,在源电极、漏电极和有源区的AlGaN势垒层上，利用PECVD工艺生长SiN钝化层。[0201]本步骤的具体实现与所述步骤13相同。[0202]步骤24,在SiN纯化层上光刻栅槽区域，并利用ICP工艺对该栅槽区域内的SiN钝化层和AlGaN势垒层进行刻蚀。[0203]本步骤的具体实现与所述步骤14相同。[0204]步骤25,在栅槽区域内的AlGaN势垒层和栅槽区域外的SiN钝化层上，利用PEALD工艺预生长Al2〇3介质层。[0205]本步骤的具体实现与所述步骤15相同。[0206]步骤26，利用原位等离子体辅助氧化工艺对预生长了A1203介质层的样品进行氧化处理。[0207]步骤26a:对完成AI2O3介质层预生长的样品进彳丁表面清洗：[0208]本步骤的具体实现与实施例一中的步骤6a相同。[0209]步骤26b:将完成表面清洗的样品利用PEALD设备对其进行原位等离子体辅助氧化处理，通过扩散控制的氧化方法使得AlGaN势垒层表面氧化形成AlGaON界面层，其等离子体辅助氧化的工艺条件为:反应气体为N20,衬底温度为300°C，射频源功率为300W，氧化时间为20min。[0210]步骤27,在预沉积的Al2〇3栅介质层上，利用PEALD工艺继续生长A1203的栅介质层。[02111步骤27a:将完成原位等离子体辅助氧化处理的样品继续在等离子增强原子层沉积PEALD设备中，生长厚度为14nm的Al203的栅介质层。[0212]步骤28,在栅介质层上光刻栅电极区域，并利用电子束蒸发工艺制作栅电极。[0213]本步骤的具体实现与所述步骤18相同。[0214]步骤29,对制作好栅电极的样品进行栅金属化后退火。[0215]本步骤的具体实现与所述步骤19相同。[0216]步骤210,在栅电极上和栅电极区域以外的Al2〇3介质层上，利用PECVD工艺生长SiN保护层。[0217]本步骤的具体实现与所述步骤110相同。[0218]步骤211，在SiN保护层上光刻金属互联层开孔区，并利用ICP工艺依次刻蚀掉互联开孔区的SiN保护层、栅介质层、SiN钝化层。[0219]步骤211a:在SiN保护层上光刻金属互联层开孔区。本步骤的具体实现与所述步骤111a相同。[0220]步骤21lb:利用ICP刻蚀工艺在反应气体为CF4和〇2，反应腔室压力为1OmTorr，上电极和下电极的射频功率分别为1〇〇W和10W的条件下，先移除互联开孔区域内的200nm厚的SiN保护层，再刻蚀掉15nm厚的Al2〇3栅介质层，最后刻蚀掉60nm厚的SiN钝化层。[0221]然后，将样品依次放入丙酮溶液、剥离液、丙酮溶液和乙醇溶液中进行清洗，以移除互联层开孔区域外的光刻胶。[0222]步骤212,在金属互联层开孔区的源电极和漏电极以及未开孔刻蚀的SiN保护层上光刻金属互联层区域，并利用电子束蒸发工艺制作金属互联层，用于引出源电极和漏电极，完成器件制作。[0223]本步骤的具体实现与所述步骤112相同。[0224]参照图3，本发明实施例提供的GaN基增强型MISHEMT器件，在厚度为400M1〜500wn的衬底301—侧，依次设置有厚度为180nm的A1N成核层302、厚度为1.3m〜2um的GaN缓冲层303、厚度为lnm的A1N插入层304、厚度为22nm〜27nm的AlGaN势垒层305、厚度为60nm的SiN钝化层306。在缓冲层303上生长有源电极310和漏电极311，所述源电极310和漏电极311从所述插入层304延伸到所述钝化层306;所述钝化层306上设置有通孔，所述势垒层305上设置有凹槽;所述通孔和所述凹槽的开口相连通，形成所述钝化层和所述势垒层的界面;所述界面包括所述钝化层306远离所述势垒层305的一面、所述通孔的侧壁、所述凹槽的侧壁和所述凹槽的底面;所述界面上依次生长有阻挡层307、介质层308;所述阻挡层307和所述界面经过氧化处理;所述凹槽中，生长有栅电极312,所述栅电极312部分覆盖所述介质层308;所述介质层308和所述栅电极312上生长有保护层309。保护层309的制作材料为SiN，厚度为200nm。源电极310和漏电极311上设有金属互联层313,其中衬底301采用绝缘的蓝宝石或Si或SiC衬底，AlGaN势垒层305的铝组分为22%〜30%，阻挡层307和介质层3〇8为同种材料制作，采用总厚度为15〜25nm的A1203，在预沉积0•5〜2nm的Al2〇3作为阻挡层307后，对阻挡层307进行氧化处理，使得阻挡层307被氧化，同时氧化气氛扩散到势垒层305和钝化层306的界面，可以改善介质层308与AlGaN势垒层305之间的界面质量。[0225]本发明制作GaN基凹槽绝缘栅增强型高电子迁移率晶体管的初始材料可以是购买的外延基片，该外延基片由下向上依次包括所述衬底、A1N成核层、GaN缓冲层、A1N插入层、AlGaN势垒层。[0226]综上，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上，本说明书内容不应理解为对本发明的限制，本发明的保护范围应以所附的权利要求为准。

权利要求：1.一种GaN基增强型MISHEMT器件的制作方法，其特征在于，包括：在所述包含有衬底层、成核层、缓冲层、插入层、势垒层的外延基片上制备源电极和漏电极以及钝化层；在所述钝化层上制备通孔，在所述势垒层上制备凹槽，所述通孔和所述凹槽的开口相连通，形成所述钝化层和所述势垒层的界面;所述界面包括所述钝化层远离所述势垒层的一面、所述通孔的侧壁、所述凹槽的侧壁和所述凹槽的底面；在所述界面上制备阻挡层介质，形成所述介质势垒层界面；对所述阻挡层进行氧化处理，使得氧化气氛扩散到所述介质势垒层界面；在所述阻挡层上生长介质层；在介质层上依次制备栅极、保护层、金属互联。2.根据权利要求1所述的GaN基增强型MISHEMT器件的制作方法，其特征在于，所述氧化处理包括热氧化处理和等离子体辅助氧化处理中的至少一种。3.根据权利要求2所述的GaN基增强型MISHEMT器件的制作方法，其特征在于，当所述氧化处理为热氧化处理时，工艺条件为：氧化反应气体为〇2;衬底温度为500°C〜700°C;氧化时间为30min〜lh。4.根据权利要求2所述的GaN基增强型MISHEMT器件的制作方法，其特征在于，当所述氧化处理为等离子体辅助氧化处理时，工艺条件为：氧化反应气体为〇2、〇3或N20;射频源功率为300W;衬底温度为300°C〜400°C;氧化时间为20min〜30min。5.根据权利要求1所述的GaN基增强型MISHEMT器件的制作方法，其特征在于，所述在所述包含有衬底层、成核层、缓冲层、插入层、势垒层的外延基片上制备源电极和漏电极以及钝化层的步骤包括：在所述包含有衬底层、成核层、缓冲层、插入层、势垒层的外延基片上制备源电极和漏电极；在AlGaN势垒层上光刻有源区的电隔离区域，利用感应耦合等离子刻蚀工艺或离子注入工艺制作器件有源区的电隔离；在所述势垒层上的源电极区域、漏电极区域和有源区域，利用等离子增强化学气相沉积工艺生长钝化层。6.根据权利要求5所述的GaN基增强型MISHEMT器件的制作方法，其特征在于，所述等离子增强化学气相沉积工艺的工艺条件为：反应前驱体氧源为H2〇;反应前驱体金属有机物源为三甲基铝；衬底温度为300°C;反应腔室压力为0•3Torr。7.根据权利要求5所述的GaN基增强型MISHEMT器件的制作方法，其特征在于，在所述钝化层上制备通孔，在所述势垒层上制备凹槽的步骤具体包括：在SiN钝化层上光刻栅槽区域，并利用感应耦合等离子刻蚀工艺对该栅槽区域内的SiN钝化层和AlGaN势垒层进行刻蚀，刻蚀至余下的AlGaN势垒层厚度为第一设定厚度。8.根据权利要求7所述的GaN基增强型MISHEMT器件的制作方法，其特征在于，所述在所述界面上制备阻挡层的步骤具体包括：在栅槽区域的AlGaN势垒层和栅槽区域以外的SiN钝化层上，用NH3和或N2等离子体进行表面预处理，随后用等离子增强原子层沉积工艺预沉积厚度为第二设定厚度的A1203介质层，形成所述阻挡层。9.根据权利要求8所述的GaN基增强型MISHEMT器件的制作方法，其特征在于，所述等离子增强原子层沉积的工艺条件为：反应前驱体源为NH3和N2气体；衬底温度为300°C;射频源功率设置为200W;移除时间为5min。10.—种GaN基增强型MISHEMT器件，其特征在于，包括衬底，还包括在所述衬底一侧依次设置的成核层、缓冲层、插入层、势垒层、钝化层；在所述外延基片的势垒层上生长有源电极和漏电极，所述源电极和漏电极从所述插入层延伸到所述钝化层；所述钝化层上设置有通孔，所述势垒层上设置有凹槽;所述通孔和所述凹槽的开口相连通，形成所述钝化层和所述势垒层的界面;所述界面包括所述钝化层远离所述势垒层的一面、所述通孔的侧壁、所述凹槽的侧壁和所述凹槽的底面；在所述界面上依次生长有阻挡层、介质层;所述阻挡层和所述界面经过氧化处理；所述凹槽中，生长有栅电极，所述栅电极部分覆盖所述介质层；所述介质层和所述栅电极上生长有保护层。

百度查询： 西安电子科技大学 GaN基增强型MISHEMT器件的制作方法及器件

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