專利名稱：深亞微米柵長AlGaN/GaN HEMT制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于微電子技術(shù)領(lǐng)域，涉及半導(dǎo)體材料、器件制作，具體的說是一種半導(dǎo)體器件制作方法，可用于制作深亞微米柵長AlGaN/GaN HEMT。
背景技術(shù)：
近年來以SiC和GaN為代表的第三帶寬禁帶半導(dǎo)體以其大禁帶寬度、高擊穿電場、 高熱導(dǎo)率、高飽和電子速度和異質(zhì)結(jié)界面二維電子氣濃度高等特性，使其受到廣泛關(guān)注。在理論上，利用這些材料制作的HEMT、發(fā)光二極管LED、激光二極管LD等器件比現(xiàn)有器件具有明顯的優(yōu)越特性，因此近些年來國內(nèi)外研究者對其進(jìn)行了廣泛而深入的研究，并取得了令人矚目的研究成果。AlGaN/GaN HEMT在高溫器件及大功率微波器件方面已顯示出了得天獨(dú)厚的優(yōu)勢， 追求器件高頻率、高壓、高功率吸引了眾多的研究。近年來，AlGaN/GaN HEMT在雷達(dá)應(yīng)用的高頻功率放大器方面的需求越來越迫切，怎樣從材料結(jié)構(gòu)和器件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上進(jìn)行優(yōu)化和提高是現(xiàn)在面臨的主要研究問題。要能使得器件工作于更高的頻率，器件柵長的設(shè)計(jì)尤為重要，可以說器件柵長的尺寸直接決定了器件的工作頻段。這就要求器件設(shè)計(jì)和工藝中在保證一定工作電壓的情況下盡可能減小器件柵長。目前AlGaN/GaN HEMT所采用的柵長多數(shù)為小于1 μ m。亞微米柵長典型尺寸為0. 5 0. 7 μ m，對于器件典型最大截止頻率Ft為 15 20GHz，所以亞微米柵長AIGaN/GaNHEMT工作頻段為C波段，參見Chini A, Buttari D, Coffie R, et al,12ff/mm power density AlGaN/GaN HEMTs on sapphire substrate, Electronics Letters, 2004,40 (1) :8th January。為了能使得器件工作在X波段以上的頻段，就要求器件典型最大截止頻率Ft大于30GHz，這就必須要求器件柵長采用深亞微米柵長，參見 Kumar V, Chen G, GuoS, et al, Field-plated 0. 25 μ m gate-length AlGaN/GaN HEMTs on 6H_SiC with power density of 9. Iff/mm at 18GHz, Electronics Letters, 2005,41(19) :15th S印tember。制作深亞微米柵的光刻手段主要有光學(xué)光刻、電子束光刻和X射線光刻技術(shù)三種1. 一般光學(xué)光刻曝光0.5μπι以上的柵線條，技術(shù)比較成熟，曝光效果較好。隨著光學(xué)光刻光源波長的不斷縮小，光刻膠性能的提高，光學(xué)移相掩模技術(shù)的使用等諸多因素保證了光學(xué)光刻技術(shù)能實(shí)現(xiàn)較小的柵線條。另外，也可以采用斜蒸、各向同性刻蝕光刻膠等手段來壓縮柵線條寬度。但要采用光學(xué)光刻技術(shù)制作0. 5 μ m以下柵長尺寸的AKiaN/ GaN HEMT,需要采用移相光學(xué)掩模技術(shù)和一些特殊的技巧，工藝控制比較復(fù)雜，一致性不是太好。而且移相光學(xué)掩模，移相層的制作過程中往往會引入缺陷，而且缺陷產(chǎn)生率比較高， 缺陷修補(bǔ)的要求也比常規(guī)掩模要高。2.電子束直寫可以用來制作深亞微米柵MGaN/GaN HEMT。采用電子束直寫制作深亞微米柵一般都要采用多層膠工藝。其優(yōu)點(diǎn)是柵底部的線寬可以做到很細(xì)，可以達(dá)到納米水平，而且一致性可以做得非常好。但是電子束直寫制作深亞微米柵的缺點(diǎn)也是非常明顯的，那就是效率非常低，成本也比較高，一般來說只能適用于實(shí)驗(yàn)室研究。從0. 25 μ m線寬到0. 18 μ m線寬，其生產(chǎn)效率下降50%;從0. 18 μ m線寬到0. 13 μ m線寬，生產(chǎn)效率下降 66% ；到0. 13μπι線寬以下，效率成倍下降。而且電子束直寫設(shè)備非常昂貴，設(shè)備維護(hù)成本較高。3.采用X射線光刻制作深亞微米柵AWaN/GaN HEMT相比于其他光刻手段有許多優(yōu)點(diǎn)，比如它可以滿足0. 05 0. 25 μ m尺寸的加工技術(shù)；一臺點(diǎn)光源X射線光刻機(jī)效率超過7臺電子束直寫機(jī)。采用X射線光刻制作深亞微米柵的最大問題是X射線光源問題，以及技術(shù)成熟度有待提高。另外，X射線光刻設(shè)備昂貴，研發(fā)成本巨大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服以上制作深亞微米柵AlGaN/GaN HEMT光刻工藝的不足，提供一種基于各向異性SiN淀積和各向同性SiN干法刻蝕的雙層介質(zhì)刻蝕法來制作深亞微米柵AlGaN/GaN HEMT,解決目前AlGaN/GaN HEMT柵光刻工藝復(fù)雜，效率低，設(shè)備昂貴的問題， 以滿足深亞微米柵AlGaN/GaN HEMT低成本高效率的柵電極制作工藝要求。本發(fā)明的技術(shù)思路是在柵電極制作工藝中，先采用光學(xué)曝光在第一層SiN介質(zhì)上制作出亞微米級柵槽，然后各向同性的淀積第二層SiN介質(zhì)，各向同性SiN淀積相當(dāng)于在亞微米級柵槽的平面和側(cè)面兩個方向都進(jìn)行了 SiN介質(zhì)淀積，這樣就將先前制作出亞微米級柵槽縮小為深亞微米級，最后進(jìn)行各向異性的干法刻蝕，將形成的深亞微米柵槽中的第二層SiN介質(zhì)刻蝕去除，實(shí)現(xiàn)深亞微米柵槽。具體制作過程包括如下第一步，在藍(lán)寶石或SiC基片上，利用MOCVD工藝，依次生長GaN緩沖層、本征GaN 層、Ala3GEia7N層和GaN帽層；第二步，在GaN帽層上進(jìn)行有源區(qū)臺面隔離和歐姆接觸制作形成源極和漏極；
第三步，在GaN帽層上進(jìn)行100 200nm的第一層SiN介質(zhì)層淀積，并在源漏極之間區(qū)域依次進(jìn)行0. 5 0. 7 μ m的亞微米級柵光學(xué)光刻和各向異性的槽柵干法刻蝕，形成槽柵結(jié)構(gòu)；第四步，在第一層SiN上進(jìn)行各向同性的第二層SiN介質(zhì)層淀積，淀積厚度為 250 300nm ；第五步，采用各向異性的干法刻蝕去除第二層淀積的250 300nm厚的SiN，形成 0. 15 0. 25 μ m的深亞微米槽柵結(jié)構(gòu)。第六步，在形成的深亞微米槽柵結(jié)構(gòu)上完成柵電極的制作，并對源、漏和柵電極進(jìn)行壓焊點(diǎn)引出。所述第三步和第四步中的SiN介質(zhì)層淀積，工藝條件是混合氣體為2% -4%的 SiH4和N2,其流量200-250sccm ；NH3流量為24sccm ；He流量為200_250sccm ；反應(yīng)室壓強(qiáng)為500-600m T ；溫度為250_300°C，電極功率為20-30W。所述第三步和第五步中的干法刻蝕條件為C12流量10-20sCCm，反應(yīng)室壓強(qiáng) 10-20mT,電極功率 150-200W。本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)首先，本發(fā)明由于采用了基于各向異性SiN淀積和各向同性SiN干法刻蝕的雙層介質(zhì)刻蝕的制作工藝，所以可以使用較為簡單的光學(xué)曝光設(shè)備實(shí)現(xiàn)深亞微米柵AKiaN/GaN HEMT，而且經(jīng)過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，器件柵長已經(jīng)達(dá)到深亞微米級別，器件頻率特性明顯提高，最大截止頻率能達(dá)30GHz以上，能達(dá)到深亞微米柵AWaN/GaN HEMT工作頻率對應(yīng)的X波段；其次，由于本發(fā)明所采用的光刻工藝僅采用光學(xué)光刻，不僅器件光刻工藝效率高， 光刻成品率高，而且避免了其他昂貴的光刻設(shè)備的高額成本和復(fù)雜的維護(hù)工作。由于本發(fā)明所制作器件的工作頻率高，所采用的光刻工藝簡單高效，光刻成品率高、光刻設(shè)備廉價等優(yōu)點(diǎn)，在制作深亞微柵AlGaN/GaN HEMT方面有很好的應(yīng)用前景。


圖1是本發(fā)明的工藝流程框圖；圖2是本發(fā)明的工藝流程示意圖；圖3是本發(fā)明中器件的柵槽縮小前后的對比SEM4是本發(fā)明中器件的深亞微米柵槽AFM5是本發(fā)明中器件的小信號頻率特性曲線
具體實(shí)施例方式參照圖1和圖2，本發(fā)明制作深亞微米柵AWaN/GaN HEMT器件的方法給出以下三種實(shí)施例。實(shí)施例1，制作深亞微米柵AlGaN/GaN HEMT,包括如下步驟步驟一.外延材料生長。在SiC襯底基片上，利用MOCVD工藝，生長本征GaN層；在本征GaN層上，生長20nm 厚的Ala 3Ga0.7N層，使本征GaN層與Ala 3Ga0.7N層間形成2DEG ；在Ala3G^1.7N層上，生長2nm 厚的GaN帽層，如圖2 (a)所示。步驟二.源漏電極制作。2. 1)材料表面甩正膠，轉(zhuǎn)速為5000轉(zhuǎn)/min，得到光刻膠掩模厚度0. 8 μ m，在溫度為80°C的高溫烘箱中烘lOmin，然后在該樣片上采用NSR1755I7A光刻機(jī)光刻源漏電極圖形；2. 2)采用DQ-500等離子體去膠機(jī)去除柵電極圖形區(qū)未顯影干凈的光刻膠薄層， 以提高剝離的成品率；2. 3)采用0hmiker-50電子束蒸發(fā)臺進(jìn)行源漏電極制作，源漏金屬選用Ti厚度 20nm, Al厚度120nm，Ni厚度45nm，Au厚度55nm，蒸發(fā)速率為0. lnm/s ；源漏歐姆接觸金屬蒸發(fā)完成后進(jìn)行金屬剝離，得到完整的源漏電極；2. 4)用RTP500快速熱退火爐，在隊(duì)氣氛中870°C下進(jìn)行30s的快速熱退火，對歐姆接觸金屬進(jìn)行合金，完成源漏電極的制作，如圖2(b)所示。步驟三.柵電極制作。3. 1)形成亞微米級槽柵結(jié)構(gòu)首先，采用PECVD790淀積設(shè)備在GaN帽層上進(jìn)行第一層SiN淀積，淀積SiN厚度lOOnm，通入混合氣體為2%的SiH4和N2,其流量200sccm ；NH3流量為kccm ；He流量為 200sccm ；反應(yīng)室壓強(qiáng)為500m T ；溫度為250°C，電極功率為20W，如圖2(c)所示；其次，材料表面甩正膠，轉(zhuǎn)速為5000轉(zhuǎn)/min，得到光刻膠掩模厚度0. 8 μ m，在溫度為80°C的高溫烘箱中烘lOmin，然后在該樣片上采用NSR1755I7A光刻機(jī)光刻，光刻獲得0. 5 μ m柵長的柵電極圖形；再次，采用ICP98c型感應(yīng)耦合等離子體刻蝕機(jī)刻蝕去除柵區(qū)域的第一層IOOnm厚的SiN層，形成0.5μπι的槽柵結(jié)構(gòu)，刻蝕速率采用lnm/s，Cl2流量為lOsccm，反應(yīng)室壓強(qiáng)為 IOmT,電極功率為150W，如圖2(d)所示；3. 2)采用PECVD790淀積設(shè)備在材料表面進(jìn)行各向同性的250nm的第二層SiN 淀積，通入混合氣體為2%的SiH4和N2,其流量200SCCm ；NH3流量為kccm ；He流量為 200sccm ；反應(yīng)室壓強(qiáng)為500m T ；溫度為250°C，電極功率為20W，如圖2(e)所示；3. 3)采用ICP98c型感應(yīng)耦合等離子體刻蝕機(jī)干法刻蝕去除第二層淀積的250nm 厚SiN，形成0. 15 μ m的深亞微米槽柵結(jié)構(gòu)?？涛g去除250nm的SiN層，刻蝕速率先采用 3nm/s刻蝕去除200nm厚SiN層，然后采用lnm/s刻蝕去除剩余50nm厚的SiN層，Cl2流量為lOsccm，反應(yīng)室壓強(qiáng)為10mT，電極功率為150W ；3. 4)采用甩膠機(jī)在5000轉(zhuǎn)/min的轉(zhuǎn)速下，得到光刻膠掩模厚度0. 8 μ m ；3. 5)在溫度為80°C的高溫烘箱中烘lOmin，采用NSR1755I7A光刻機(jī)進(jìn)行曝光，形成0.5μπι柵區(qū)域掩模圖形；3.6)采用0hmiker-50電子束蒸發(fā)臺進(jìn)行柵金屬的蒸發(fā)，柵金屬選用Ni厚度 20nm, Au厚度200nm，蒸發(fā)速率為0. lnm/s ；蒸發(fā)完成后進(jìn)行金屬剝離，得到完整的柵電極， 如圖2(f)所示。步驟四.完成互聯(lián)引線的制作。4. 1)采用甩膠機(jī)在5000轉(zhuǎn)/min的轉(zhuǎn)速下甩正膠；4. 2)采用NSR1755I7A光刻機(jī)進(jìn)行曝光，形成電極引線掩模圖形；4. 3)對光刻膠掩模在80°C進(jìn)行:3min后烘；4.4)采用真空蒸發(fā)設(shè)備對制作好掩模的基片進(jìn)行引線電極金屬蒸發(fā)，金屬選用 Ti厚度20nm，Au厚度200nm，蒸發(fā)速率為0. 3nm/s ；4.5)在引線電極金屬蒸發(fā)完成后進(jìn)行剝離，得到完整的引線電極，如圖2(g)所
7J\ ο通過以上步驟完成深亞微柵AlGaN/GaN HEMT的制作。實(shí)施例2，制作深亞微米柵AlGaN/GaN HEMT,包括如下步驟步驟1.外延材料生長。在SiC襯底基片上，利用MOCVD工藝，先生長本征GaN層；再在本征GaN層上生長 20nm厚的Ala3GEia7N層，使本征GaN層與Ala3GEia7N層間形成2DEG ；最后在Ala3GEia7N層上生長2nm厚的GaN帽層，如圖2 (a)所示。步驟2.源漏電極制作。2. 1)材料表面甩正膠，轉(zhuǎn)速為5000轉(zhuǎn)/min，得到光刻膠掩模厚度0. 8 μ m，在溫度為80°C的高溫烘箱中烘lOmin，然后在該樣片上采用NSR1755I7A光刻機(jī)光刻源漏電極圖形；2. 2)采用DQ-500等離子體去膠機(jī)去除柵電極圖形區(qū)未顯影干凈的光刻膠薄層， 以提高剝離的成品率；2. 3)采用0hmiker-50電子束蒸發(fā)臺進(jìn)行源漏電極制作，源漏金屬選用Ti厚度 20nm, Al厚度120nm，Ni厚度45nm，Au厚度55nm，蒸發(fā)速率為0. lnm/s ；源漏歐姆接觸金屬蒸發(fā)完成后進(jìn)行金屬剝離，得到完整的源漏電極；2. 4)用RTP500快速熱退火爐，在隊(duì)氣氛中870°C下進(jìn)行30s的快速熱退火，對歐姆接觸金屬進(jìn)行合金，完成源漏電極的制作，如圖2(b)所示。步驟3.柵電極制作。3. 1)形成亞微米級槽柵結(jié)構(gòu)首先，采用PECVD790淀積設(shè)備在GaN帽層上進(jìn)行第一層SiN淀積，淀積SiN厚度150nm，通入混合氣體為3%的SiH4和N2,其流量22kccm ；NH3流量為3sccm ；He流量為 225sccm ；反應(yīng)室壓強(qiáng)為550m T ；溫度為275°C，電極功率為25W，如圖2(c)所示；其次，材料表面甩正膠，轉(zhuǎn)速為5000轉(zhuǎn)/min，得到光刻膠掩模厚度0. 8 μ m，在溫度為80°C的高溫烘箱中烘lOmin，然后在該樣片上采用NSR1755I7A光刻機(jī)光刻獲得0. 6 μ m 柵長的柵電極圖形；最后，采用ICP98c型感應(yīng)耦合等離子體刻蝕機(jī)刻蝕去除柵區(qū)域的第一層150nm厚的SiN層，形成0.6μπι的槽柵結(jié)構(gòu)，刻蝕速率采用lnm/s，Cl2流量為lkccm，反應(yīng)室壓強(qiáng)為 15mT,電極功率為175W，如圖2(d)所示。3. 2)采用PECVD790淀積設(shè)備在材料表面進(jìn)行各向同性的275nm的第二層SiN 淀積，通入混合氣體為3%的SiH4和N2,其流量22kccm ；NH3流量為3sCCm ；He流量為 225sccm ；反應(yīng)室壓強(qiáng)為550m T ；溫度為275°C，電極功率為25W，如圖2(e)所示；3. 3)采用ICP98c型感應(yīng)耦合等離子體刻蝕機(jī)干法刻蝕去除第二層淀積的275nm 厚SiN，形成0. 2 μ m的深亞微米槽柵結(jié)構(gòu)。刻蝕去除275nm的SiN層，刻蝕速率先采用3nm/ s刻蝕去除200nm厚SiN層，然后采用lnm/s刻蝕去除剩余75nm厚的SiN層，Cl2流量為 lkccm，反應(yīng)室壓強(qiáng)為15mT，電極功率為175W ；3. 4)采用甩膠機(jī)在5000轉(zhuǎn)/min的轉(zhuǎn)速下，得到光刻膠掩模厚度0. 8 μ m ；3. 5)在溫度為80°C的高溫烘箱中烘lOmin，采用NSR1755I7A光刻機(jī)進(jìn)行曝光，形成0.6μπι柵區(qū)域掩模圖形；3.6)采用0hmiker-50電子束蒸發(fā)臺進(jìn)行柵金屬的蒸發(fā)，柵金屬選用Ni厚度 20nm, Au厚度200nm，蒸發(fā)速率為0. lnm/s ；蒸發(fā)完成后進(jìn)行金屬剝離，得到完整的柵電極， 如圖2(f)所示。步驟4.完成互聯(lián)引線的制作。4. 1)采用甩膠機(jī)在5000轉(zhuǎn)/min的轉(zhuǎn)速下甩正膠；4. 2)采用NSR1755I7A光刻機(jī)進(jìn)行曝光，形成電極引線掩模圖形；4. 3)對光刻膠掩模在80°C進(jìn)行:3min后烘；4.4)采用真空蒸發(fā)設(shè)備對制作好掩模的基片進(jìn)行引線電極金屬蒸發(fā)，金屬選用 Ti厚度20nm，Au厚度200nm，蒸發(fā)速率為0. 3nm/s ；4.5)在引線電極金屬蒸發(fā)完成后進(jìn)行剝離，得到完整的引線電極，如圖2(g)所示。通過以上步驟完成深亞微柵AlGaN/GaN HEMT的制作。實(shí)施例3，制作深亞微米柵AlGaN/GaN HEMT,包括如下步驟步驟A.外延材料生長。在SiC襯底基片上，利用MOCVD工藝，生長本征GaN層；再在本征GaN層上生長20nm厚的Ala3GEia7N層，使本征GaN層與Ala3GEia7N層間形成2DEG ；最后在Ala3GEia7N層上生長2nm厚的GaN帽層，如圖2 (a)所示。步驟B.源漏電極制作。Bi)材料表面甩正膠，轉(zhuǎn)速為5000轉(zhuǎn)/min，得到光刻膠掩模厚度0. 8 μ m，在溫度為 80°C的高溫烘箱中烘lOmin，然后在該樣片上采用NSR1755I7A光刻機(jī)光刻源漏電極圖形；B2)采用DQ-500等離子體去膠機(jī)去除柵電極圖形區(qū)未顯影干凈的光刻膠薄層，以提高剝離的成品率；B3)采用0hmiker-50電子束蒸發(fā)臺進(jìn)行源漏電極制作，源漏金屬選用Ti厚度 20nm, Al厚度120nm，Ni厚度45nm，Au厚度55nm，蒸發(fā)速率為0. lnm/s ；源漏歐姆接觸金屬蒸發(fā)完成后進(jìn)行金屬剝離，得到完整的源漏電極；B4)用RTP500快速熱退火爐，在隊(duì)氣氛中870°C下進(jìn)行30s的快速熱退火，對歐姆接觸金屬進(jìn)行合金，完成源漏電極的制作，如圖2(b)所示。步驟C.柵電極制作。Cl)形成亞微米級槽柵結(jié)構(gòu)Cla.采用PECVD790淀積設(shè)備在GaN帽層上進(jìn)行第一層SiN淀積，淀積SiN厚度200nm，通入混合氣體為4%的SiH4和N2,其流量250sccm ；NH3流量為4sccm ；He流量為 250sccm ；反應(yīng)室壓強(qiáng)為600m T ；溫度為300°C，電極功率為30W，如圖2(c)所示；Clb.材料表面甩正膠，轉(zhuǎn)速為5000轉(zhuǎn)/min，得到光刻膠掩模厚度0. 8 μ m，在溫度為80°C的高溫烘箱中烘lOmin，然后在該樣片上采用NSR1755I7A光刻機(jī)光刻獲得0. 7 μ m 柵長的柵電極圖形；Clc.采用ICP98c型感應(yīng)耦合等離子體刻蝕機(jī)刻蝕去除柵區(qū)域的第一層200nm的 SiN層，形成0. 7 μ m的槽柵結(jié)構(gòu)，刻蝕速率采用lnm/s，Cl2流量為20sCCm，反應(yīng)室壓強(qiáng)為 20mT,電極功率為200W，如圖2(d)所示；C2)采用PECVD790淀積設(shè)備在材料表面進(jìn)行各向同性的300nm的第二層SiN 淀積，通入混合氣體為4%的SiH4和N2,其流量250SCCm ；NH3流量為4sCCm ；He流量為 250sccm ；反應(yīng)室壓強(qiáng)為600m T ；溫度為300°C，電極功率為30W，如圖2(e)所示；C3)采用ICP98c型感應(yīng)耦合等離子體刻蝕機(jī)干法刻蝕去除第二層淀積的300nm厚 SiN,形成0. 25 μ m的深亞微米槽柵結(jié)構(gòu)?？涛g去除300nm的SiN層，刻蝕速率先采用3nm/ s刻蝕去除200nm厚SiN層，然后采用lnm/s刻蝕去除剩余IOOnm厚的SiN層，Cl2流量為 20sccm,反應(yīng)室壓強(qiáng)為20mT，電極功率為200W ；C4)采用甩膠機(jī)在5000轉(zhuǎn)/min的轉(zhuǎn)速下，得到光刻膠掩模厚度0. 8 μ m ；C5)在溫度為80°C的高溫烘箱中烘lOmin，采用NSR1755I7A光刻機(jī)進(jìn)行曝光，形成 0. 7 μ m柵區(qū)域掩模圖形；C6)采用0hmiker-50電子束蒸發(fā)臺進(jìn)行柵金屬的蒸發(fā)，柵金屬選用Ni厚度20nm， Au厚度200nm，蒸發(fā)速率為0. lnm/s ；蒸發(fā)完成后進(jìn)行金屬剝離，得到完整的柵電極，如圖 2(f)所示。步驟D.完成互聯(lián)引線的制作。Dl)采用甩膠機(jī)在5000轉(zhuǎn)/min的轉(zhuǎn)速下甩正膠；D2)采用NSR1755I7A光刻機(jī)進(jìn)行曝光，形成電極引線掩模圖形；
D3)對光刻膠掩模在80°C進(jìn)行:3min后烘；D4)采用真空蒸發(fā)設(shè)備對制作好掩模的基片進(jìn)行引線電極金屬蒸發(fā)，金屬選用Ti 厚度20nm，Au厚度200nm，蒸發(fā)速率為0. 3nm/s ；D5)在引線電極金屬蒸發(fā)完成后進(jìn)行剝離，得到完整的引線電極，如圖2(g)所示。通過以上步驟完成深亞微柵AlGaN/GaN HEMT的制作。為驗(yàn)證本發(fā)明方法的優(yōu)點(diǎn)，通過不同儀器對本發(fā)明方法所制作的晶體管進(jìn)行了觀察和測試，以直觀的看到本發(fā)明方法制作的深亞微米柵的效果1)通過掃描電子顯微鏡SEM對晶體管進(jìn)行觀察，其結(jié)果如圖3所示，從圖3可以看出，該管的柵槽由第一次SiN刻蝕后的0. 5 μ m左右縮小到了 0. 2 μ m以下，成功實(shí)現(xiàn)了深亞微米柵長。2)對該晶體管進(jìn)行原子力顯微鏡AFM觀察，其結(jié)果如圖4所示，從圖4可以看出， 該晶體管有效柵長小于0. 2 μ m?；猛ㄟ^網(wǎng)絡(luò)分析儀對該晶體管頻率特性進(jìn)行測試，其結(jié)果如圖5所示，從圖5可以看出其最大截止頻率達(dá)到35GHz，最大震蕩頻率達(dá)到45GHz。
權(quán)利要求
1.一種深亞微米柵長AlGaN/GaN HEMT器件的制作方法，包括如下過程第一步，在藍(lán)寶石或SiC基片上，利用MOCVD工藝，依次生長GaN緩沖層、本征GaN層、 Ala 7N 層和 GaN 帽層；第二步，在GaN帽層上進(jìn)行有源區(qū)臺面隔離和歐姆接觸制作形成源極和漏極； 第三步，在GaN帽層上進(jìn)行100 200nm的第一層SiN介質(zhì)層淀積，并在源漏極之間區(qū)域依次進(jìn)行0. 5 0. 7 μ m的亞微米級柵光學(xué)光刻和各向異性的槽柵干法刻蝕，形成槽柵結(jié)構(gòu)；第四步，在第一層SiN上進(jìn)行各向同性的第二層SiN介質(zhì)層淀積，淀積厚度為250 300nm ；第五步，采用各向異性的干法刻蝕去除第二層淀積的250 300nm厚的SiN，形成 0. 15 0. 25 μ m的深亞微米槽柵結(jié)構(gòu)。第六步，在形成的深亞微米槽柵結(jié)構(gòu)上完成柵電極的制作，并對源、漏和柵電極進(jìn)行壓焊點(diǎn)引出。
2.根據(jù)權(quán)利要求書1中所述的深亞微米柵長AlGaN/GaNHEMT器件的制作方法，所述第三步和第四步中的SiN介質(zhì)層淀積，是在如下工藝條件下進(jìn)行混合氣體為2% -4%的SiH4和N2,其流量200-250sccm，NH3 流量為 24sccm，He 流量為 200-250sccm,反應(yīng)室壓強(qiáng)為500-600m Τ,溫度為250-300°C，電極功率為20-30W。
3.根據(jù)權(quán)利要求書1中所述的深亞微米柵長AlGaN/GaNHEMT器件的制作方法，其中所述第三步和第五步中的干法刻蝕條件為C12流量為10-20sCCm，反應(yīng)室壓強(qiáng)10-20mT，電極功率 150-200W。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種深亞微米柵長AlGaN/GaN HEMT制作方法，其制作過程為1)在藍(lán)寶石或SiC襯底上外延生長本征GaN、Al0.3Ga0.7N層和GaN帽層；2)在GaN帽層上進(jìn)行有源區(qū)臺面隔離和歐姆接觸制作；3)在GaN帽層上進(jìn)行100～200nm的第一層SiN介質(zhì)淀積，并在第一層SiN上進(jìn)行0.5～0.7μm的亞微米級柵光刻和槽柵的干法刻蝕，形成槽柵結(jié)構(gòu)；4)進(jìn)行厚度為250～300nm的第二層SiN淀積介質(zhì)層；5)在第二層SiN介質(zhì)層上進(jìn)行250～300nm厚度的SiN介質(zhì)層干法刻蝕，形成深亞微米的槽柵結(jié)構(gòu)，并在該槽柵結(jié)構(gòu)上制作柵電極和金屬互聯(lián)。本發(fā)明具有工作頻率高、制作工藝過程簡單、柵光刻工藝設(shè)備要求低，光刻效率高的優(yōu)點(diǎn)?？捎糜谥谱鞴ぷ饔赬波段至ku波段的AlGaN/GaN異質(zhì)結(jié)高頻大功率高電子遷移率晶體管。
文檔編號H01L21/28GK102290345SQ20111028223
公開日2011年12月21日 申請日期2011年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月21日
發(fā)明者何云龍, 張進(jìn)城, 毛維, 王沖, 郝躍, 馬曉華 申請人:西安電子科技大學(xué)