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GaN基鰭柵增強型器件及其制作方法與流程

文檔序號:12725513閱讀:284來源:國知局
GaN基鰭柵增強型器件及其制作方法與流程

本發(fā)明屬于半導體器件技術領域,具體地說是一種增強型氮化鎵基器件,可用于GaN基數(shù)字集成電路。



背景技術:

在二十世紀末,隨著日本Akassaki提出采用AlN成核層來改善GaN材料質(zhì)量為轉(zhuǎn)折,極大的推動了GaN材料的研究,三族氮化物半導體材料及其器件得到快速發(fā)展,相對于第一代Si、Ge半導體和第二代GaAs和InP半導體器件,其帶寬、頻率、效率、耐擊穿電壓等不斷刷新著半導體器件的記錄。目前,GaN半導體的應用已經(jīng)十分廣泛,覆蓋半導體行業(yè)的各個領域。

與硅和砷化鎵等一、二代半導體材料相比,GaN基半導體禁帶寬度寬。常溫下,GaN材料的禁帶寬度為3.45eV,遠遠高于寬度為1.12eV的Si和寬度為1.42eV的GaAs。由于熱生泄漏電流和擊穿電壓與半導體禁帶寬度相關,并且其擊穿電壓比Si和GaAs高5-6倍,所以GaN基器件可以在高溫惡劣環(huán)境下工作,適合于制作耐高壓微波大功率器件。

GaN與AlGaN可以形成異質(zhì)結(jié),在異質(zhì)結(jié)處形成量子阱,量子阱中的電子成為沿異質(zhì)結(jié)可以自由運動而垂直于界面的運動受到限制的二維電子氣。由于二維電子氣波函數(shù)和施主雜質(zhì)波函數(shù)空間上的分離,減小了電離雜質(zhì)散射,所以二維電子氣的遷移率很高。并且GaN材料的相對介電常數(shù)(8.9)比Si(11.4)和GaAs(13.1)的相對介電常數(shù)小,在相同的工作電壓下,其結(jié)電容較小,再加上異質(zhì)結(jié)中高的電子濃度,以及高的電子遷移率,其非常適合于高頻器件的應用。但也正是由于高的二維電子氣濃度,傳統(tǒng)的GaN基HEMT器件很難實現(xiàn)增強型。所以,如果能制作出GaN基增強型器件,就可在高速、高頻和低功耗模數(shù)混合集成電路方面發(fā)揮具大的優(yōu)勢。

1987年,荷蘭科學家Bart J.Van Wees首先報道了利用GaAs/AlGaAs高電子遷移率晶體管,在分裂獨立的金屬柵下形成準一維電子氣器件。1993年,K.Eberl和P.Grambow等人在帶有光刻圖案的AlGaAs緩沖層上,利用分子數(shù)外延二次生長技術制備了納米量子線結(jié)構(gòu)。2009年,Tom Zimmermann和Yu Cao等通過制造80納米的近一維電子溝道,實現(xiàn)閾值電壓為+0.3V,最大輸出電流密度為500mA/mm的增強型器件。2012年,Shenghou Liu和Kevin J.Chen等,通過制造64nm的近一維電子氣溝道,實現(xiàn)閾值電壓為+0.6V的增強型器件。

上述這些器件的不足是:增強型的效果并不顯著。



技術實現(xiàn)要素:

本發(fā)明的目的在于針對上述現(xiàn)有技術的不足,提供一種GaN基鰭柵增強型器件及其制作方法,以增大器件的閾值電壓,提高GaN基器件的增強效果。

實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術方案如下:

1.一種GaN基鰭柵增強型器件,自下而上包括襯底、AlN成核層、GaN緩沖層和AlGaN勢壘層,AlGaN勢壘層的兩端設有源電極和漏電極,源電極和漏電極上設有金屬互聯(lián)層,AlGaN勢壘層和GaN緩沖層上均設有多條納米線溝道,溝道之間通過隔離區(qū)隔開,其特征在于AlGaN勢壘層上設有垂直于納米線溝道的凹槽柵電極,凹槽柵電極以外的區(qū)域為鈍化層,該SiN鈍化層與凹槽柵電極之上設有SiN保護層。

作為優(yōu)選,所述凹槽柵電極采用T型結(jié)構(gòu),該T型結(jié)構(gòu)的橫條柵位于SiN保護層的下部,豎條柵位于SiN鈍化層和AlGaN勢壘層的上部之中;該凹槽柵電極包裹在GaN緩沖層和AlGaN勢壘層所形成的異質(zhì)結(jié)界面的每條納米線溝道外部。

2.一種制作GaN基鰭柵增強型器件的方法,包括如下步驟:

1)獲取含有襯底、AlN成核層、GaN緩沖層和AlGaN勢壘層的外延基片,并在該基片的GaN緩沖層上制作源電極和漏電極;

2)在AlGaN勢壘層上光刻出器件之間有源區(qū)的電隔離區(qū)域,并利用感應耦合等離子體刻蝕ICP工藝或離子注入工藝制作器件的電隔離區(qū)域;

3)在AlGaN勢壘層表面,用電子束光刻機光刻源極與漏極之間的有源區(qū),形成由條狀隔離區(qū)圖形和條狀納米線溝道圖形按周期性排列的圖案;

4)利用感應耦合等離子刻蝕ICP工藝,把隔離區(qū)條狀圖形中的二維電子氣溝道刻斷,形成一條條周期排列的納米線溝道;

5)在源極、漏極和有源區(qū)的AlGaN勢壘層上,利用等離子增強化學氣相沉積PECVD工藝生長SiN鈍化層;

6)在SiN鈍化層上光刻將要制作槽柵的區(qū)域,并采用ICP工藝,使用CF4氣體對該區(qū)域內(nèi)的SiN鈍化層進行刻蝕;

7)在刻蝕掉SiN鈍化層的區(qū)域,采用ICP工藝,使用Cl2氣將AlGaN勢壘層刻蝕5nm-15nm,形成凹槽;

8)采用ICP工藝,使用氧等離子體對AlGaN勢壘層進行氧化,其工藝條件為:

反應氣體為O2,O2流量:5sccm-25sccm,反應腔室壓力為5mTorr-10mTorr,上電極和下電極的射頻功率分別為300W和0W;

9)在凹槽上利用電子束蒸發(fā)工藝制作柵電極;

10)在柵電極和柵電極區(qū)域以外的SiN鈍化層上,利用PECVD工藝生長SiN保護層;

11)在SiN保護層上光刻金屬互聯(lián)開孔區(qū),并利用ICP工藝依次刻蝕掉互聯(lián)開孔區(qū)的SiN保護層和SiN鈍化層;

12)在金屬互聯(lián)開孔區(qū)和未開孔區(qū)上光刻金屬互聯(lián)區(qū)域,并利用電子束蒸發(fā)工藝制作互聯(lián)金屬,引出源電極和漏電極,完成器件制作。

本發(fā)明由于用氧離子氧化凹槽下的AlGaN勢壘層,并在凹槽中淀積垂直于納米線溝道的柵金屬,可以有效實現(xiàn)器件的閾值電壓正漂,提高器件的增強型效果。

附圖說明

圖1是本發(fā)明器件的垂直分層結(jié)構(gòu)圖;

圖2是圖1中AlGaN勢壘層與GaN緩沖層上的納米線溝道周期分布圖;

圖3是圖1中單根納米線溝道柵下的截面圖;

圖4是制作本發(fā)明器件的工藝流程圖。

具體實施方式

參照圖1和圖2,本發(fā)明的GaN基鰭柵增強型器件,自下而上分別為厚度為400μm~500μm的襯底1、厚度為180nmAlN的成核層2、厚度為1.3μm~2μm的GaN緩沖層3、厚度為22nm~27nm的AlGaN勢壘層4、厚度為60nm的SiN鈍化層5和厚度為200nm的SiN保護層6,其中GaN緩沖層3上設有源電極9和漏電極10,源電極9和漏電極10的長度均為0.5μm,源電極9與漏電極10的間距為2μm,AlGaN勢壘層4的鋁組分為22%~30%。

GaN緩沖層3和AlGaN勢壘層4上設有多條納米線溝道13,如圖2所示,納米線溝道13呈周期性排列,每條納米線溝道13的寬度為50nm-120nm,長度為2μm,溝道隔離區(qū)14的寬度為100nm,AlGaN勢壘層4上設有垂直于納米線溝道13的凹槽柵電極11,凹槽柵電極11的柵長為0.25μm,源電極9與凹槽柵電極11之間的距離為0.5μm,漏電極10與凹槽柵電極11之間的距離為1.25μm。

參照圖3,所述凹槽柵電極11的頂柵和兩個側(cè)柵包裹在GaN緩沖層3和AlGaN勢壘層4異質(zhì)結(jié)界面的外部,納米線溝道13的垂直深度為100nm。

參照圖4,本發(fā)明制作GaN基鰭柵增強型器件的工藝流程,按照不同的有源區(qū)電隔離工藝、不同的納米線溝道寬度和深度、不同氧等離子體氧化工藝,給出如下三種實施例:

本發(fā)明是在現(xiàn)有的外延基片上制作GaN基鰭柵增強型器件,現(xiàn)有外延基片有不同的襯底,其上包括AlN成核層、GaN緩沖層和AlGaN勢壘層。

實施例一,在SiC襯底的外延基片上制作GaN基鰭柵增強型器件。

步驟1,在SiC襯底外延基片的GaN緩沖層上制作源電極和漏電極。

1a)在AlGaN勢壘層上光刻源電極區(qū)域和漏電極區(qū)域:

首先,將SiC襯底外延基片放在200℃的熱板上烘烤5min;

然后,在AlGaN勢壘層上進行剝離膠的涂膠和甩膠,其甩膠厚度為0.35μm,并將樣品放在200℃的熱板上烘烤5min;

接著,在剝離膠上進行光刻膠的涂膠和甩膠,其甩膠厚度為0.77μm,并將樣品放在90℃的熱板上烘烤1min;

之后,將完成涂膠和甩膠的樣品放入光刻機中,通過歐姆層版圖對源電極區(qū)域和漏電極區(qū)域內(nèi)的光刻膠進行曝光;

最后,將完成曝光的樣品放入顯影液中移除源電極區(qū)域和漏電極區(qū)域內(nèi)的光刻膠和剝離膠,并對其進行超純水沖洗和氮氣吹干;

1b)在源電極區(qū)域和漏電極區(qū)域內(nèi)的AlGaN勢壘層上以及源電極區(qū)域和漏電極區(qū)域外的光刻膠上蒸發(fā)源電極和漏電極:

首先,將有源電極和漏電極光刻圖形的樣品放入等離子去膠機中進行底膜處理,其處理的時間為5min;

然后,將樣品放入電子束蒸發(fā)臺中,待電子束蒸發(fā)臺的反應腔室真空度達到2×10-6Torr之后在源電極10區(qū)域和漏電極區(qū)域內(nèi)的AlGaN勢壘層上以及源電極區(qū)域和漏電極區(qū)域外的光刻膠上蒸發(fā)歐姆金屬,該歐姆金屬是自下向上依次由Ti、Al、Ni和Au四層金屬組成的金屬堆棧結(jié)構(gòu);

接著,對完成歐姆金屬蒸發(fā)的樣品進行剝離,以移除源電極區(qū)域和漏電極區(qū)域外的歐姆金屬、光刻膠和剝離膠;

最后,用超純水沖洗樣品并用氮氣吹干;

1c)歐姆金屬退火處理:將完成歐姆金屬蒸發(fā)和剝離的樣品放入快速熱退火爐中進行退火處理,以使源電極和漏電極區(qū)域內(nèi)AlGaN勢壘層的歐姆金屬下沉至GaN緩沖層,從而形成歐姆金屬與異質(zhì)結(jié)溝道之間的歐姆接觸,其退火的工藝條件為:退火氣氛為N2,退火溫度為830℃,退火時間為30s。

步驟2,在AlGaN勢壘層上光刻有源區(qū)的電隔離區(qū)域,利用ICP工藝制作器件有源區(qū)的電隔離。

2a)在AlGaN勢壘層上光刻電隔離區(qū)域:

首先,將樣品放在200℃的熱板上烘烤5min;

然后,進行光刻膠的涂膠和甩膠,其甩膠轉(zhuǎn)速為3500轉(zhuǎn)/min,并將樣品放在90℃的熱板上烘烤1min;

接著,將樣品放入光刻機中,通過臺面隔離版圖對電隔離區(qū)域內(nèi)的光刻膠進行曝光;

最后,將完成曝光后的樣品放入顯影液中以移除電隔離區(qū)域內(nèi)的光刻膠,并對其進行超純水沖洗和氮氣吹干;

2b)在AlGaN勢壘層上刻蝕電隔離區(qū)域:

首先,利用ICP工藝依次刻蝕電隔離區(qū)域的AlGaN勢壘層和GaN外延層,以實現(xiàn)有源區(qū)的臺面隔離,其總的刻蝕深度為100nm;

然后,將樣品依次放入丙酮溶液、剝離液、丙酮溶液和乙醇溶液中進行清洗,以移除電隔離區(qū)域外的光刻膠;

最后,用超純水沖洗樣品并用氮氣吹干。

步驟3,利用ICP把源電極、漏電極之間的有源區(qū)刻蝕成周期排列且互相之間二維電子氣互不導通的納米線溝道。

3a)在AlGaN勢壘層上光刻納米線溝道之間的隔離區(qū):

首先,將樣品放在200℃的熱板上烘烤5min,再進行光刻膠的涂膠和甩膠,其甩膠厚度為2μm,并將樣品放在90℃的熱板上烘烤1min,

接著,將樣品放入電子束光刻機中對,通過FinFET版圖對納米線溝道之間電隔離區(qū)的光刻膠進行曝光;

最后,將完成曝光后的樣品放入顯影液中以移除電隔離區(qū)域內(nèi)的光刻膠,并對其進行超純水沖洗和氮氣吹干;

3b)利用ICP刻蝕納米線溝道之間的電隔離區(qū)域的AlGaN勢壘層和GaN緩沖層,以實現(xiàn)納米溝道之間的電隔離,其刻蝕深度為60nm,刻蝕寬度為50nm;然后將樣品依次放入丙酮溶液、剝離液、丙酮溶液和乙醇溶液中進行清洗,以移除電隔離區(qū)域外的光刻膠;最后用超純水沖洗樣品并用氮氣吹干。

步驟4,在源電極、漏電極和納米線溝道的AlGaN勢壘層上,利用PECVD工藝生長SiN鈍化層。

4a)對完成有源區(qū)電隔離的樣品進行表面清洗:

首先,將樣品放入丙酮溶液中超聲清洗3min,其超聲強度為3.0;

然后,將樣品放入溫度為60℃的剝離液中水浴加熱5min;

接著,將樣品依次放入丙酮溶液和乙醇溶液中超聲清洗3min,其超聲強度為3.0;

最后,用超純水沖洗樣品并用氮氣吹干;

4b)在源電極、漏電極和納米線溝道的AlGaN勢壘層上,利用PECVD工藝生長厚度為60nm的SiN鈍化層,其生長的工藝條件為:采用NH3和SiH4作為反應氣體,襯底溫度為250℃,反應腔室壓力為600mTorr,RF功率為22W。

步驟5,在SiN鈍化層上光刻凹槽區(qū)域,并利用ICP工藝對該光刻區(qū)域內(nèi)的SiN鈍化層和部分AlGaN勢壘層進行刻蝕。

5a)在SiN鈍化層上光刻凹槽區(qū)域:

首先,將樣品放在200℃的熱板上烘烤5min;

然后,進行光刻膠的涂膠和甩膠,其甩膠轉(zhuǎn)速為3500轉(zhuǎn)/min,并將樣品放在90℃的熱板上烘烤1min;

接著,將樣品放入光刻機中,通過凹槽版圖對凹槽區(qū)域的光刻膠進行曝光;

最后,將完成曝光后的樣品放入顯影液中以移除凹槽區(qū)域內(nèi)的光刻膠,并對其進行超純水沖洗和氮氣吹干;

5b)利用ICP刻蝕工藝移除凹槽區(qū)域內(nèi)的SiN鈍化層,其刻蝕的條件為:反應氣體為CF4和O2,反應腔室壓力為10mTorr,上電極和下電極的射頻功率分別為100W和10W,刻蝕的深度為60nm至AlGaN勢壘層。

5c)利用ICP刻蝕工藝移除凹槽區(qū)域內(nèi)的一部分AlGaN勢壘層,刻蝕掉AlGaN勢壘層5nm,其刻蝕的條件為:反應氣體為Cl2,反應腔室壓力為5mTorr,上電極和下電極的射頻功率分別為100W和10W。

通過此步驟形成T形凹槽柵的豎條。

步驟6,通過ICP工藝,采用氧離子對凹槽下的AlGaN勢壘層進行氧化,其腔室壓強為5mTorr,氧氣流量為5sccm,上電極和下電極功率分別為300W和0W。

步驟7,在SiN鈍化層上光刻凹槽柵的橫條區(qū)域,并利用電子束蒸發(fā)工藝制作凹槽柵電極。

7a)在SiN鈍化層上光刻凹槽柵的橫條區(qū)域:

首先,將刻蝕完的樣品放在200℃的熱板上烘烤5min;

然后,在SiN鈍化層上進行剝離膠的涂膠和甩膠,其甩膠厚度為0.35μm,并將樣品放在200℃的熱板上烘烤5min;

接著,在剝離膠上進行光刻膠的涂膠和甩膠,其甩膠厚度為0.77μm,并將樣品放在90℃的熱板上烘烤1min;

之后,將完成涂膠和甩膠的樣品放入光刻機中,通過柵版圖對凹槽柵的橫條區(qū)域的光刻膠進行曝光;

最后,將完成曝光的樣品放入顯影液中移除凹槽柵的橫條區(qū)域內(nèi)的光刻膠和剝離膠,并對其進行超純水沖洗和氮氣吹干;

7b)在凹槽柵的橫條區(qū)域內(nèi)和凹槽柵的橫條區(qū)域外的光刻膠上蒸發(fā)柵電極:

首先,將樣品放入等離子去膠機中進行底膜處理,其處理的時間為5min;

然后,將樣品放入電子束蒸發(fā)臺中,待電子束蒸發(fā)臺的反應腔室真空度達到2×10-6Torr之后,在凹槽柵的橫條區(qū)域內(nèi)和凹槽柵的橫條區(qū)域外的光刻膠上蒸發(fā)柵金屬,該柵金屬是由下向上依次由Ni、Au和Ni三層金屬組成的金屬堆棧結(jié)構(gòu);

接著,對完成凹槽柵金屬蒸發(fā)的樣品進行剝離,以移除凹槽柵的橫條區(qū)域外的柵金屬、光刻膠和剝離膠;

最后,用超純水沖洗樣品并用氮氣吹干。

通過將上述第5步形成的豎條區(qū)域與上述第7步形成的橫條區(qū)域相結(jié)合形成了T型柵。

步驟8,在凹槽柵電極上和凹槽柵電極區(qū)域以外的SiN鈍化層上,利用PECVD工藝生長SiN保護層。

8a)對完成凹槽柵電極制作的樣品進行表面清洗:

首先,將樣品放入丙酮溶液中超聲清洗3min,其超聲強度為3.0;

然后,將樣品放入溫度為60℃的剝離液中水浴加熱5min;

接著,將樣品依次放入丙酮溶液和乙醇溶液中超聲清洗3min,其超聲強度為3.0;

最后,用超純水沖洗樣品并用氮氣吹干;

8b)在凹槽柵電極上和凹槽柵電極區(qū)域以外的SiN鈍化層上,利用PECVD工藝生長厚度為200nm的SiN保護層,其生長的工藝條件為:采用NH3和SiH4作為反應氣體,襯底溫度為250℃,反應腔室壓力為600mTorr,射頻功率為22W。

步驟9,在SiN保護層上光刻金屬互聯(lián)層開孔區(qū),并利用ICP工藝依次刻蝕掉互聯(lián)開孔區(qū)的SiN保護層、SiN鈍化層。

9a)在SiN保護層上光刻金屬互聯(lián)層開孔區(qū):

首先,將樣品放在200℃的熱板上烘烤5min;

然后,進行光刻膠的涂膠和甩膠,其甩膠轉(zhuǎn)速為3500轉(zhuǎn)/min,并將樣品放在90℃的熱板上烘烤1min;

接著,將樣品放入光刻機中,通過互聯(lián)開孔版圖對金屬互聯(lián)層開孔區(qū)域內(nèi)的光刻膠進行曝光;

最后,將完成曝光后的樣品放入顯影液中以移除互聯(lián)開孔區(qū)域內(nèi)的光刻膠,并對其進行超純水沖洗和氮氣吹干;

9b)利用ICP刻蝕工藝在反應氣體為CF4和O2,反應腔室壓力為10mTorr,上電極和下電極的射頻功率分別為100W和10W的條件下,先移除互聯(lián)開孔區(qū)域內(nèi)的200nm厚的SiN保護層,再刻蝕掉60nm厚的SiN鈍化層。

步驟10,在金屬互聯(lián)層開孔區(qū)的源電極和漏電極以及未開孔刻蝕的SiN保護層上光刻金屬互聯(lián)層區(qū)域,并利用電子束蒸發(fā)工藝制作金屬互聯(lián)層,用于引出源電極和漏電極,完成器件制作。

10a)在金屬互聯(lián)層開孔區(qū)的源電極和漏電極以及未開孔刻蝕的SiN保護層上光刻金屬互聯(lián)層區(qū)域:

首先,將完成金屬互聯(lián)層開孔刻蝕的樣品放在200℃的熱板上烘烤5min;

然后,在金屬互聯(lián)層開孔區(qū)的源電極和漏電極以及未開孔刻蝕的SiN保護層上進行剝離膠的涂膠和甩膠,其甩膠厚度為0.35μm,并將樣品放在200℃的熱板上烘烤5min;

接著,在剝離膠上進行光刻膠的涂膠和甩膠,其甩膠厚度為0.77μm,并將樣品放在90℃的熱板上烘烤1min;

之后,將完成涂膠和甩膠的樣品放入光刻機中對金屬互連區(qū)域內(nèi)的光刻膠進行曝光;

最后,將完成曝光的樣品放入顯影液中移除金屬互聯(lián)層區(qū)域內(nèi)的光刻膠和剝離膠,并對其進行超純水沖洗和氮氣吹干;

10b)在金屬互連區(qū)域內(nèi)的電極和SiN保護層以及金屬互連區(qū)域外的光刻膠上蒸發(fā)金屬互連:

首先,將有金屬互連光刻圖形的樣品放入等離子去膠機中進行底膜處理,其處理的時間為5min;

然后,將樣品放入電子束蒸發(fā)臺中,待電子束蒸發(fā)臺的反應腔室真空度達到2×10-6Torr之后在互連金屬區(qū)域內(nèi)的電極和SiN保護層以及金屬互連區(qū)域外的光刻膠上蒸發(fā)互聯(lián)金屬,該互聯(lián)金屬是由下向上依次由Ti和Au兩層金屬組成的金屬堆棧結(jié)構(gòu);

接著,對完成互聯(lián)金屬蒸發(fā)的樣品進行剝離,以移除金屬互聯(lián)層區(qū)域外的互聯(lián)金屬、光刻膠和剝離膠;

最后,用超純水沖洗樣品并用氮氣吹干。

實施例二,在藍寶石襯底的外延基片上制作GaN基鰭柵增強型器件。

步驟一,在藍寶石襯底外延基片的GaN緩沖層上制作源電極和漏電極。

本步驟的具體實現(xiàn)與實例一中的步驟1相同。

步驟二,在AlGaN勢壘層上光刻有源區(qū)的電隔離區(qū)域,利用ICP工藝制作器件有源區(qū)的電隔離。

本步驟的具體實現(xiàn)與實例一中的步驟2相同。

步驟三,利用ICP干法刻蝕把源電極、漏電極之間的有源區(qū)刻蝕成周期排列且互相之間二維電子氣互不導通的納米線溝道。

3.1)在AlGaN勢壘層上光刻納米線溝道的隔離區(qū):

本步驟的具體實現(xiàn)與實例一中的步驟3a)相同:

3.2)利用ICP刻蝕納米線溝道之間的電隔離區(qū)域的AlGaN勢壘層和GaN緩沖層,以實現(xiàn)納米溝道之間的電隔離,其刻蝕深度為80nm,刻蝕寬度為80nm,然后將樣品依次放入丙酮溶液、剝離液、丙酮溶液和乙醇溶液中進行清洗,以移除電隔離區(qū)域外的光刻膠,最后用超純水沖洗樣品并用氮氣吹干。

步驟四,在源電極、漏電極和納米線溝道的AlGaN勢壘層上,利用PECVD工藝生長SiN鈍化層。

本步驟的具體實現(xiàn)與實例一中的步驟4相同。

步驟五,在SiN鈍化層上光刻凹槽區(qū)域,并利用ICP工藝對該光刻區(qū)域內(nèi)的SiN鈍化層和部分AlGaN勢壘層進行刻蝕。

5.1)在SiN鈍化層上光刻凹槽區(qū)域:

本步驟的具體實現(xiàn)與實例一中的步驟5a)相同;

5b)利用ICP刻蝕工藝移除凹槽區(qū)域內(nèi)的SiN鈍化層;

本步驟的具體實現(xiàn)與實例一中的步驟5b)相同;

5c)利用ICP刻蝕工藝移除凹槽區(qū)域內(nèi)的一部分AlGaN勢壘層,將AlGaN勢壘層刻蝕掉10nm,其刻蝕的條件為:反應氣體為Cl2,反應腔室壓力為5mTorr,上電極和下電極的射頻功率分別為100W和10W。

步驟六,通過ICP工藝,利用氧離子氧化凹槽區(qū)域的AlGaN勢壘層,其腔室壓強為:7mTorr,氧氣流量為:12sccm,上電極和下電極功率分比為300W和0W。

步驟七,在SiN鈍化層上光刻凹槽柵的橫條區(qū)域,并利用電子束蒸發(fā)工藝制作凹槽柵電極。

本步驟的具體實現(xiàn)與實例一中的步驟7相同。

步驟八,在凹槽柵電極上和凹槽柵電極區(qū)域以外的SiN鈍化層上,利用PECVD工藝生長SiN保護層。

本步驟的具體實現(xiàn)與實例一中的步驟8相同。

步驟九,在SiN保護層上光刻金屬互聯(lián)層開孔區(qū),并利用ICP工藝依次刻蝕掉互聯(lián)開孔區(qū)的SiN保護層、SiN鈍化層。

本步驟的具體實現(xiàn)與實例一中的步驟9相同。

步驟十,在金屬互聯(lián)層開孔區(qū)的源電極和漏電極以及未開孔刻蝕的SiN保護層上光刻金屬互聯(lián)層區(qū)域,并利用電子束蒸發(fā)工藝制作金屬互聯(lián)層,用于引出源電極和漏電極,完成器件制作。

本步驟的具體實現(xiàn)與實例一中的步驟10相同。

實施例三,在Si襯底的外延基片上制作GaN基鰭柵增強型器件。

步驟A,在Si襯底外延基片的GaN緩沖層上制作源電極和漏電極。

本步驟的具體實現(xiàn)與實例一中的步驟1相同;

步驟B,在AlGaN勢壘層上光刻有源區(qū)的電隔離區(qū)域,利用ICP工藝制作器件有源區(qū)的電隔離。

本步驟的具體實現(xiàn)與實例一中的步驟2相同。

步驟C,利用ICP干法刻蝕把源電極、漏電極之間的有源區(qū)刻蝕成周期排列且互相之間二維電子氣互不導通的納米線溝道。

C1)在AlGaN勢壘層上光刻納米線溝道的隔離區(qū):

本步驟的具體實現(xiàn)與實例一中的步驟3a)相同:

C2)利用ICP刻蝕納米線溝道之間的電隔離區(qū)域的AlGaN勢壘層和GaN緩沖層,以實現(xiàn)納米溝道之間的電隔離,其刻蝕深度為100nm,刻蝕寬度為120nm,然后將樣品依次放入丙酮溶液、剝離液、丙酮溶液和乙醇溶液中進行清洗,以移除電隔離區(qū)域外的光刻膠,最后用超純水沖洗樣品并用氮氣吹干。

步驟D,在源電極、漏電極和納米線溝道的AlGaN勢壘層上,利用PECVD工藝生長SiN鈍化層。

本步驟的具體實現(xiàn)與實例一中的步驟4相同。

步驟E,在SiN鈍化層上光刻凹槽區(qū)域,并利用ICP工藝對該光刻區(qū)域內(nèi)的SiN鈍化層和部分AlGaN勢壘層進行刻蝕。

E1)在SiN鈍化層上光刻凹槽區(qū)域:

本步驟的具體實現(xiàn)與實例一中的步驟5a)相同;

E2)利用ICP刻蝕工藝移除凹槽區(qū)域內(nèi)的SiN鈍化層;

本步驟的具體實現(xiàn)與實例一中的步驟5b)相同;

E3)利用ICP刻蝕工藝移除凹槽區(qū)域內(nèi)的一部分AlGaN勢壘層,將AlGaN勢壘層刻蝕掉15nm,其刻蝕的條件為:反應氣體為Cl2,反應腔室壓力為5mTorr,上電極和下電極的射頻功率分別為100W和10W。

步驟F,通過ICP工藝,利用氧離子氧化凹槽區(qū)域的AlGaN勢壘層,其腔室壓強為:10mTorr,氧氣流量為:25sccm,上電極和下電極功率分比為300W和0W。

步驟G,在SiN鈍化層上光刻凹槽柵的橫條區(qū)域,并利用電子束蒸發(fā)工藝制作凹槽柵電極。

本步驟的具體實現(xiàn)與實例一中的步驟7相同。

步驟H,在凹槽柵電極上和凹槽柵電極區(qū)域以外的SiN鈍化層上,利用PECVD工藝生長SiN保護層。

本步驟的具體實現(xiàn)與實例一中的步驟8相同。

步驟I,在SiN保護層上光刻金屬互聯(lián)層開孔區(qū),并利用ICP工藝依次刻蝕掉互聯(lián)開孔區(qū)的SiN保護層、SiN鈍化層。

本步驟的具體實現(xiàn)與實例一中的步驟9相同。

步驟J,在金屬互聯(lián)層開孔區(qū)的源電極和漏電極以及未開孔刻蝕的SiN保護層上光刻金屬互聯(lián)層區(qū)域,并利用電子束蒸發(fā)工藝制作金屬互聯(lián)層,用于引出源電極和漏電極,完成器件制作。

本步驟的具體實現(xiàn)與實例一中的步驟10相同。

以上描述僅是本發(fā)明的三個具體實例,并不構(gòu)成對本發(fā)明的任何限制,顯然對于本領域的專業(yè)人員來說,在了解了本發(fā)明內(nèi)容和原理后,都可能在不背離本發(fā)明原理、結(jié)構(gòu)的情況下,進行形式和細節(jié)上的各種修正和改變,但是這些基于本發(fā)明思想的修正和改變?nèi)栽诒景l(fā)明的權(quán)利要求保護范圍之內(nèi)。

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