本發(fā)明涉及半導(dǎo)體集成電路制造技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種在GaN表面生長(zhǎng)高K介質(zhì)的方法，應(yīng)用于高性能、高功率、高擊穿電壓的第三代半導(dǎo)體MOS技術(shù)。

背景技術(shù)：

氮化鎵半導(dǎo)體材料相對(duì)硅、砷化鎵和磷化銦半導(dǎo)體材料而言，被稱為第三代半導(dǎo)體材料，它固有的高擊穿場(chǎng)強(qiáng)和高場(chǎng)強(qiáng)下具有的高飽和漂移速度等優(yōu)良特性決定了它將在未來的高頻、高溫、特大功率器件中居領(lǐng)先地位。GaN材料是一種寬禁帶(3.49eV)半導(dǎo)體，它具有電子飽和漂移速度快(2.7×10⁷cm/s)、臨界擊穿場(chǎng)強(qiáng)高(3.3MV/cm)、二維電子氣密度高(15×10¹²cm‐2)、熱導(dǎo)率高(>1.7W/cm.k)的特點(diǎn)。最新研究報(bào)道表明：在GaN‐HEMT器件柵槽表面制作柵介質(zhì)，提高HEMT器件的柵極擊穿電壓，可以使得GaN‐MOSHEMT器件應(yīng)用領(lǐng)域向大電壓的電能電源領(lǐng)域不斷拓展。然而，GaN表面生長(zhǎng)高質(zhì)量的柵介質(zhì)一直以來都是一項(xiàng)具有挑戰(zhàn)性的技術(shù)，通過技術(shù)研發(fā)，提高GaN‐MOS界面特性和介質(zhì)特性成為必需，以滿足高性能GaN MOS器件的技術(shù)要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

(一)要解決的技術(shù)問題

本發(fā)明的主要目的是提供一種在GaN表面生長(zhǎng)高K介質(zhì)的方法，以實(shí)現(xiàn)以氮化鎵為溝道的高性能的MOSFET器件，除了可以滿足高擊穿場(chǎng)強(qiáng)的GaN基MOSFET器件的性能要求，還可以兼容現(xiàn)有的GaN‐pHEMT器件的制備工藝技術(shù)的要求。

(二)技術(shù)方案

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種在GaN表面生長(zhǎng)高K介質(zhì)的方法，具體步驟如下：(1)對(duì)GaN表面進(jìn)行常規(guī)有機(jī)清洗、RCA清洗；(2)采用ALD的方法生長(zhǎng)一層AlON介質(zhì)；(3)再生長(zhǎng)一層HfAlON介質(zhì)，(4)再生長(zhǎng)一層HfO₂介質(zhì)；(5)最后進(jìn)行高溫退火處理。

在上述方案中，步驟(2)中AlON介質(zhì)的生長(zhǎng)的具體過程如下：生長(zhǎng)緯度為300度，ALD生長(zhǎng)的前軀體為三甲基鋁(TMA)、水、氨氣；生長(zhǎng)順序氨氣前軀體處理—氮?dú)狻谆X處理—氮?dú)狻幚怼獨(dú)猓L(zhǎng)5個(gè)周期。

在上述方案中，步驟(3)中HfAlON介質(zhì)的生長(zhǎng)的具體過程如下：生長(zhǎng)緯度為300度，ALD生長(zhǎng)的前軀體為三甲基鋁(TMA)、氯化鉿、水、氨氣；生長(zhǎng)順序氨氣前軀體處理—氮?dú)狻谆X處理—氮?dú)狻幚怼獨(dú)狻然x—氮?dú)猓L(zhǎng)5個(gè)周期。

在上述方案中，步驟(4)中HfO₂介質(zhì)的生長(zhǎng)的具體過程如下：生長(zhǎng)緯度為300度，ALD生長(zhǎng)的前軀體為氯化鉿、臭氧；生長(zhǎng)順序臭氧—氮?dú)狻然x—氮?dú)猓琀fO₂的厚度為20納米。

在上述方案中，步驟(5)中對(duì)生長(zhǎng)的介質(zhì)層進(jìn)行高溫退火結(jié)晶，退火溫度為600度，退火氣氛為氮?dú)狻?/p>

(三)有益效果

從上述技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明具有以下有益效果：

本發(fā)明提供的一種在GaN表面生長(zhǎng)高K介質(zhì)的方法，利用原子層沉積的方法，依次在GaN表面生長(zhǎng)AlON介質(zhì)，通過Al和N原子與Ga原子的良好鍵能，通過O原子與Al和N原子的良好鍵能，實(shí)現(xiàn)從GaN到AlON的介質(zhì)界面過渡，從而實(shí)現(xiàn)良好的MOS界面，生長(zhǎng)HfAlON和HfO₂的高K介質(zhì)，并通過高溫合金實(shí)現(xiàn)介質(zhì)的結(jié)晶，從而達(dá)到減少介質(zhì)缺陷的目的。所以本發(fā)明這種在GaN表面生長(zhǎng)高K介質(zhì)的方法，可以滿足高性能GaN基MOS界面技術(shù)的要求。

附圖說明

圖1是本發(fā)明提供的在GaN表面生長(zhǎng)高K介質(zhì)的方法的流程圖；

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，并參照附圖1，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。

如圖1所示，本實(shí)施例提供了一種在GaN表面生長(zhǎng)高K介質(zhì)的方法，具體步驟如下：(1)對(duì)GaN表面進(jìn)行常規(guī)有機(jī)清洗、RCA清洗；(2)采用ALD的方法生長(zhǎng)一層AlON介質(zhì)；(3)再生長(zhǎng)一層HfAlON介質(zhì)，(4)再生長(zhǎng)一層HfO₂介質(zhì)；(5)最后進(jìn)行高溫退火處理。

在本實(shí)施例中，步驟(2)中AlON介質(zhì)的生長(zhǎng)的具體過程如下：生長(zhǎng)緯度為300度，ALD生長(zhǎng)的前軀體為三甲基鋁(TMA)、水、氨氣；生長(zhǎng)順序氨氣前軀體處理—氮?dú)狻谆X處理—氮?dú)狻幚怼獨(dú)?，生長(zhǎng)5個(gè)周期。

在本實(shí)施例中，步驟(3)中HfAlON介質(zhì)的生長(zhǎng)的具體過程如下：生長(zhǎng)緯度為300度，ALD生長(zhǎng)的前軀體為三甲基鋁(TMA)、氯化鉿、水、氨氣；生長(zhǎng)順序氨氣前軀體處理—氮?dú)狻谆X處理—氮?dú)狻幚怼獨(dú)狻然x—氮?dú)猓L(zhǎng)5個(gè)周期。

在本實(shí)施例中，步驟(4)中HfO₂介質(zhì)的生長(zhǎng)的具體過程如下：生長(zhǎng)緯度為300度，ALD生長(zhǎng)的前軀體為氯化鉿、臭氧；生長(zhǎng)順序臭氧—氮?dú)狻然x—氮?dú)?，HfO₂的厚度為20納米。

在本實(shí)施例中，步驟(5)中對(duì)生長(zhǎng)的介質(zhì)層進(jìn)行高溫退火結(jié)晶，退火溫度為600度，退火氣氛為氮?dú)狻?/p>