本發(fā)明屬于微電子技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種inas/alsbhemt及mos-hemt器件的制備方法，可用于高速、低功耗inas/alsbhemt或mos-hemt器件的制備。

背景技術(shù)：

當(dāng)今時(shí)代微電子技術(shù)迅猛發(fā)展，其應(yīng)用已滲透到國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域，為了進(jìn)一步滿足高速、低功耗和低噪聲器件性能的要求，新型器件結(jié)構(gòu)也應(yīng)運(yùn)而生。從mos器件到hemt器件和mos-hemt等結(jié)構(gòu)。其中inas/alsbhemt和mos-hemt器件結(jié)構(gòu)憑借載流子遷移率高、飽和漂移速度高、臨界飽和電場(chǎng)低、抗輻射性能強(qiáng)和具有速度快、功耗低和噪聲低等優(yōu)勢(shì)獲得青睞。

制造inas/alsbhemt或mos-hemt器件需要經(jīng)過(guò)許多工藝步驟，從表面清洗，歐姆接觸，臺(tái)面隔離，到柵槽刻蝕和柵形成等，而柵槽刻蝕是關(guān)鍵步驟這一。inalas常作為inas/alsbhemt或mos-hemt器件柵的接觸層，柵極材料和inalas接觸界面的特性是影響器件整體性能的關(guān)鍵因素，會(huì)影響器件的亞閾值擺幅，閾值電壓和柵漏電等特性，進(jìn)而影響到器件在集成電路中的可用性和可推廣性。

柵槽刻蝕一般有干法刻蝕和化學(xué)濕法刻蝕。其中干法刻蝕會(huì)在柵下引入損傷，這些損傷會(huì)增大漏電。濕法刻蝕具有操作簡(jiǎn)單，表面清潔，速度快等優(yōu)勢(shì)，但需要控制好腐蝕時(shí)間，以求得好的表面平整度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供了一種inas/alsbhemt器件的制備方法，同時(shí)提供一種inas/alsbmos-hemt器件的制備方法，主要解決現(xiàn)有技術(shù)inas/alsbhemt及mos-hemt器件柵漏電等問(wèn)題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為：

一種inas/alsbhemt器件的制備方法，包括以下工藝步驟：1)外延材料生長(zhǎng)；2)臺(tái)面隔離；3)制備歐姆接觸；4)制備肖特基柵接觸；5)pad淀積；6)鈍化。

進(jìn)一步，inas/alsbhemt器件的制備方法，具體工藝如下：

1)外延材料生長(zhǎng)：利用mbe工藝，依次在襯底上生長(zhǎng)緩沖層、alsb下勢(shì)壘層、inas溝道層、alsb隔離層、摻雜層、alsb上勢(shì)壘層、inalas空穴阻擋層；

2)臺(tái)面隔離：

(a)對(duì)外延生長(zhǎng)的inas/alsb材料進(jìn)行清洗，然后用氮?dú)獯蹈桑?/p>

(b)對(duì)清洗干凈的inas/alsb材料進(jìn)行光刻及刻蝕，完成外延材料的臺(tái)面隔離；

3)制備歐姆接觸：

(a)對(duì)進(jìn)行臺(tái)面隔離后的inas/alsb材料進(jìn)行清洗，然后用氮?dú)獯蹈桑?/p>

(b)在清洗后的inas/alsb材料表面的源漏歐姆區(qū)域進(jìn)行光刻，制作光刻膠掩膜；

(c)利用電感耦合等離子體刻蝕設(shè)備在源漏歐姆區(qū)域進(jìn)行刻蝕，刻蝕至alsb隔離層

(d)于濃度37％的鹽酸與水按體積比1:10混合所得的hcl溶液中浸泡15s，去除表面氧化層；

(e)利用mbe設(shè)備在源漏歐姆區(qū)域二次外延n型重?fù)诫sinas帽層；

(f)于光刻膠去除液中浸泡，去除inalas材料上表面的光刻膠再用去離子水清洗；

(g)在整個(gè)源漏歐姆區(qū)域的重?fù)诫sinas帽層之上，淀積pd/ti/pt/au多層金屬，并進(jìn)行300-350℃退火，時(shí)間15-30s，在重?fù)诫sinas帽層上形成源極和漏極，源極和漏極與inas帽層之間形成歐姆接觸；

4)制備肖特基柵接觸：

(a)對(duì)完成歐姆接觸的器件進(jìn)行清洗，然后用氮?dú)獯蹈桑?/p>

(b)完成歐姆接觸的器件在清洗后，在inas/alsb材料表面的柵電極區(qū)進(jìn)行光刻，制作光刻膠掩膜；

(c)于濃度37％的鹽酸與水按體積比1:10混合所得的hcl溶液中浸泡15s，去除表面氧化層；

(d)電子束蒸發(fā)淀積金屬ti/pt/au；

(e)將器件浸泡于光刻膠去除液中，剝離定義圖形以外的金屬，在inalas空穴阻擋層形成柵極，再用去離子水清洗，完成柵極與inalas空穴阻擋層之間肖特基柵接觸的制作；

5)pad淀積：

(a)對(duì)完成肖特基柵接觸制備的器件進(jìn)行清洗，然后用氮?dú)獯蹈桑?/p>

(b)完成肖特基柵接觸的器件在清洗后，在inas/alsb材料表面的pad區(qū)進(jìn)行光刻，制作光刻膠掩膜；

(c)電子束蒸發(fā)淀積金屬ti/au；

(d)浸泡光刻膠去除液中，剝離定義圖形以外的金屬，再用去離子水清洗；

6)鈍化：

(a)對(duì)器件進(jìn)行清洗，然后用氮?dú)獯蹈桑?/p>

(b)對(duì)清洗后的器件采用pecvd設(shè)備淀積氮化硅鈍化層，至此完成inas/alsbhemt器件的制備。

進(jìn)一步，襯底為gaas襯底、si襯底或inp襯底，緩沖層是in、al、ga、as及sb的二元、三元或四元合金化合物，摻雜層為摻si的inas或摻te的alsb。

本發(fā)明同時(shí)提供了一種inas/alsbmos-hemt器件的制備方法，包括以下工藝步驟：1)外延材料生長(zhǎng)；2)臺(tái)面隔離；3)制備歐姆接觸；4)制備絕緣柵極；5)pad淀積；6)鈍化。

進(jìn)一步，inas/alsbmos-hemt器件的制備方法，具體工藝如下：

1)外延材料生長(zhǎng)：利用mbe工藝，依次在襯底上生長(zhǎng)緩沖層、alsb下勢(shì)壘層、inas溝道層、alsb隔離層、摻雜層、alsb上勢(shì)壘層、inalas空穴阻擋層；

2)臺(tái)面隔離：

(a)對(duì)外延生長(zhǎng)的inas/alsb材料進(jìn)行清洗，然后用氮?dú)獯蹈桑?/p>

(b)對(duì)清洗干凈的inas/alsb材料進(jìn)行光刻及刻蝕，完成外延材料的臺(tái)面隔離。

3)制備歐姆接觸：

(a)對(duì)進(jìn)行臺(tái)面隔離后的inas/alsb材料進(jìn)行清洗，然后用氮?dú)獯蹈桑?/p>

(b)在清洗后的inas/alsb材料表面的源漏歐姆區(qū)域進(jìn)行光刻，制作光刻膠掩膜；

(c)利用電感耦合等離子體刻蝕設(shè)備在源漏歐姆區(qū)域進(jìn)行刻蝕，刻蝕至alsb隔離層；

(d)于濃度37％的鹽酸與水按體積比1:10混合所得的hcl溶液中浸泡15s，去除表面氧化層；

(e)利用mbe設(shè)備在源漏歐姆區(qū)域二次外延n型重?fù)诫sinas帽層；

(f)于光刻膠去除液中浸泡，去除inalas材料上表面的光刻膠再用去離子水清洗；

(g)在整個(gè)源漏歐姆區(qū)域的重?fù)诫sinas帽層之上，淀積pd/ti/pt/au多層金屬，并進(jìn)行300-350℃退火，時(shí)間15-30s，在重?fù)诫sinas帽層上形成源極和漏極，源極和漏極與inas帽層之間形成歐姆接觸；

4)制備絕緣柵極：

(a)對(duì)完成歐姆接觸的器件進(jìn)行清洗，然后用氮?dú)獯蹈桑?/p>

(b)完成歐姆接觸的器件在清洗后，在inas/alsb材料表面的介質(zhì)層區(qū)進(jìn)行光刻，制作光刻膠掩膜；

(c)于濃度37％的鹽酸與水按體積比1:10混合所得的hcl溶液中浸泡15s，去除表面氧化層，采用ald淀積介質(zhì)層；

(d)完成ald淀積介質(zhì)層，在inas/alsb材料表面的柵電極區(qū)進(jìn)行光刻，制作光刻膠掩膜；

(e)在介質(zhì)層上，電子束蒸發(fā)淀積金屬ti/pt/au；

(f)將器件浸泡于光刻膠去除液中，剝離定義圖形以外的金屬，在介質(zhì)層上形成柵極，再用去離子水清洗，完成絕緣柵極的制作；

5)pad淀積：

(a)對(duì)完成絕緣柵極制備的器件進(jìn)行清洗，然后用氮?dú)獯蹈桑?/p>

(b)完成絕緣柵極制備的器件在清洗后，在inas/alsb材料表面的pad區(qū)進(jìn)行光刻，制作光刻膠掩膜；

(c)電子束蒸發(fā)淀積金屬ti/au；

(d)將器件浸泡于光刻膠去除液中，剝離定義圖形以外的金屬，再用去離子水清洗。

6)鈍化：

(a)對(duì)器件進(jìn)行清洗，然后用氮?dú)獯蹈桑?/p>

(b)對(duì)清洗后的器件采用pecvd設(shè)備淀積氮化硅鈍化層，至此完成inas/alsbmos-hemt器件的制備。

進(jìn)一步，襯底為gaas襯底、si襯底或inp襯底，緩沖層是in、al、ga、as及sb的二元、三元或四元合金化合物，摻雜層為摻si的inas或摻te的alsb。

進(jìn)一步，介質(zhì)層為高k介質(zhì)材料。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：

在hemt器件或mos-hemt器件制作時(shí)，刻蝕帽層往往難以掌控刻蝕深度，會(huì)將阻擋層inalas刻蝕掉，并且刻蝕的表面不平整，使柵極漏電增加，本發(fā)明的制備方法省去了刻蝕inas帽層的常規(guī)做法，降低了柵極電流泄露，而且能夠同時(shí)降低器件的串聯(lián)電阻。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明制備的inas/alsbhemt器件的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明制備的inas/alsbmos-hemt器件的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為現(xiàn)有技術(shù)制備的外延材料inas表面未進(jìn)行濕法刻蝕的afm圖；

圖4為采用濕法腐蝕10s后外延材料inas表面的afm圖；

圖5為采用濕法腐蝕70s后外延材料inas表面的afm圖；

圖6為采用濕法腐蝕將inas帽層完全腐蝕掉后inalas層的afm圖；

圖7為現(xiàn)有技術(shù)制備的inas/alsbhemt器件導(dǎo)通電阻ron模型圖；

圖8為采用本發(fā)明制備方法得到的inas/alsbhemt器件導(dǎo)通電阻ron模型圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

本發(fā)明使用的設(shè)備主要包括：mbe、pecvd及ald等微電子工藝設(shè)備。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例1所制備的inas/alsbhemt器件的結(jié)構(gòu)示意圖。

實(shí)施例1

本實(shí)施例所制備的inas/alsbhemt器件，是以gaas作為襯底，緩沖層2為algasb，摻雜層6為摻雜si濃度為4*10¹⁹cm^-3的inas層。具體制備過(guò)程如下：

步驟1、外延材料生長(zhǎng)：利用mbe工藝，依次在襯底1上生長(zhǎng)緩沖層2(緩沖層2為algasb)、alsb下勢(shì)壘層3、inas溝道層4、alsb隔離層5、inas摻雜層6、alsb上勢(shì)壘層7、inalas空穴阻擋層8；

步驟2、臺(tái)面隔離：

(a)對(duì)外延生長(zhǎng)的inas/alsb材料進(jìn)行清洗，然后用氮?dú)獯蹈桑?/p>

(b)對(duì)清洗干凈的inas/alsb材料進(jìn)行光刻及刻蝕，完成外延材料的臺(tái)面隔離；

步驟3、制備歐姆接觸：

(a)對(duì)進(jìn)行臺(tái)面隔離后的inas/alsb材料進(jìn)行清洗，然后用氮?dú)獯蹈桑?/p>

(b)在清洗后的inas/alsb材料表面的源漏歐姆區(qū)域進(jìn)行光刻，制作光刻膠掩膜；

(c)利用電感耦合等離子體刻蝕設(shè)備在源漏歐姆區(qū)域進(jìn)行刻蝕，刻蝕至alsb隔離層5；

(d)于濃度37％的鹽酸與水按體積比1:10混合所得的hcl溶液中浸泡15s，去除表面氧化層；

(e)利用mbe設(shè)備在源漏歐姆區(qū)域二次外延n型重?fù)诫sinas帽層9；

(f)于光刻膠去除液中浸泡，去除inalas材料上表面的光刻膠再用去離子水清洗；

(g)在整個(gè)源漏歐姆區(qū)域的重?fù)诫sinas帽層9之上，淀積pd/ti/pt/au多層金屬，并進(jìn)行300-350℃退火，時(shí)間15-30s，在重?fù)诫sinas帽層9上形成源極10和漏極11，源極10和漏極11與inas帽層9之間形成歐姆接觸；

步驟4、制備肖特基柵接觸：

(a)對(duì)完成歐姆接觸的器件進(jìn)行清洗，然后用氮?dú)獯蹈桑?/p>

(b)完成歐姆接觸的器件在清洗后，在inas/alsb材料表面的柵電極區(qū)進(jìn)行光刻，制作光刻膠掩膜；

(c)于濃度37％的鹽酸與水按體積比1:10混合所得的hcl溶液中浸泡15s，去除表面氧化層；

(d)電子束蒸發(fā)淀積金屬ti/pt/au；

(e)將器件浸泡于光刻膠去除液中，剝離定義圖形以外的金屬，在inalas空穴阻擋層8形成柵極12，再用去離子水清洗，完成柵極12與inalas空穴阻擋層8之間肖特基柵接觸的制作；

步驟5、pad淀積：

(a)對(duì)完成肖特基柵接觸制備的器件進(jìn)行清洗，然后用氮?dú)獯蹈桑?/p>

(b)完成肖特基柵接觸的器件在清洗后，在inas/alsb材料表面的pad區(qū)進(jìn)行光刻，制作光刻膠掩膜；

(c)電子束蒸發(fā)淀積金屬ti/au；

(d)浸泡光刻膠去除液中，剝離定義圖形以外的金屬，再用去離子水清洗；

步驟6、鈍化：

(a)對(duì)器件進(jìn)行清洗，然后用氮?dú)獯蹈桑?/p>

(b)對(duì)清洗后的器件采用pecvd設(shè)備淀積氮化硅鈍化層，至此完成inas/alsbhemt器件的制備。

圖2為本發(fā)明實(shí)施例2所制備的inas/alsbmos-hemt器件的結(jié)構(gòu)示意圖。

實(shí)施例2

本實(shí)施例所制備的inas/alsbmos-hemt器件，是以gaas作為襯底，緩沖層2為algasb，摻雜層6為摻雜si濃度為4*10¹⁹cm^-3的inas層，介質(zhì)層13為hfo2。具體制備過(guò)程如下：

1)外延材料生長(zhǎng)：利用mbemocvd工藝，依次在襯底1上生長(zhǎng)緩沖層2(緩沖層2為algasb)、alsb下勢(shì)壘層3、inas溝道層4、alsb隔離層5、摻雜層6、alsb上勢(shì)壘層7、inalas空穴阻擋層8；

2)臺(tái)面隔離：

(a)對(duì)外延生長(zhǎng)的inas/alsb材料進(jìn)行清洗，然后用氮?dú)獯蹈桑?/p>

(b)對(duì)清洗干凈的inas/alsb材料進(jìn)行光刻及刻蝕，完成外延材料的臺(tái)面隔離。

3)制備歐姆接觸：

(a)對(duì)進(jìn)行臺(tái)面隔離后的inas/alsb材料進(jìn)行清洗，然后用氮?dú)獯蹈桑?/p>

(b)在清洗后的inas/alsb材料表面的源漏歐姆區(qū)域進(jìn)行光刻，制作光刻膠掩膜；

(c)利用電感耦合等離子體刻蝕設(shè)備在源漏歐姆區(qū)域進(jìn)行刻蝕，刻蝕至alsb隔離層5；

(d)于濃度37％的鹽酸與水按體積比1:10混合所得的hcl溶液中浸泡15s，去除表面氧化層；

(e)利用mbe設(shè)備在源漏歐姆區(qū)域二次外延n型重?fù)诫sinas帽層9；

(f)于光刻膠去除液中浸泡，去除inalas材料上表面的光刻膠再用去離子水清洗；

(g)在整個(gè)源漏歐姆區(qū)域的重?fù)诫sinas帽層9之上，淀積pd/ti/pt/au多層金屬，并進(jìn)行300-350℃退火，時(shí)間15-30s，在重?fù)诫sinas帽層9上形成源極10和漏極11，源極10和漏極11與inas帽層9之間形成歐姆接觸；

4)制備絕緣柵極：

(a)對(duì)完成歐姆接觸的器件進(jìn)行清洗，然后用氮?dú)獯蹈桑?/p>

(b)完成歐姆接觸的器件在清洗后，在inas/alsb材料表面的介質(zhì)層區(qū)進(jìn)行光刻，制作光刻膠掩膜；

(c)于濃度37％的鹽酸與水按體積比1:10混合所得的hcl溶液中浸泡15s，去除表面氧化層，采用ald淀積hfo2介質(zhì)層13；

(d)完成ald淀積hfo2介質(zhì)層，在inas/alsb材料表面的柵電極區(qū)進(jìn)行光刻，制作光刻膠掩膜；

(e)在hfo2介質(zhì)層13上，電子束蒸發(fā)淀積金屬ti/pt/au；

(f)將器件浸泡于光刻膠去除液中，剝離定義圖形以外的金屬，在介質(zhì)層13上形成柵極12，再用去離子水清洗，完成絕緣柵極的制作；

5)pad淀積：

(a)對(duì)完成絕緣柵極制備的器件進(jìn)行清洗，然后用氮?dú)獯蹈桑?/p>

(b)完成絕緣柵極制備的器件在清洗后，在inas/alsb材料表面的pad區(qū)進(jìn)行光刻，制作光刻膠掩膜；

(c)電子束蒸發(fā)淀積金屬ti/au；

(d)將器件浸泡于光刻膠去除液中，剝離定義圖形以外的金屬，再用去離子水清洗。

6)鈍化：

(a)對(duì)器件進(jìn)行清洗，然后用氮?dú)獯蹈桑?/p>

(b)對(duì)清洗后的器件采用pecvd設(shè)備淀積氮化硅鈍化層，至此完成inas/alsbmos-hemt器件的制備。

圖3為現(xiàn)有技術(shù)制備的外延材料inas表面未進(jìn)行濕法刻蝕的afm圖，圖4為采用濕法腐蝕10s后外延材料inas表面的afm圖，圖5為采用濕法腐蝕70s后外延材料inas表面的afm圖，圖6為采用濕法腐蝕將inas帽層完全腐蝕掉后inalas層的afm圖。對(duì)比可以看到，濕法腐蝕后材料表面平整度不可控，若腐蝕時(shí)間過(guò)短，則高摻雜inas帽層沒(méi)有完全刻蝕，器件會(huì)造成短路；若腐蝕時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，則會(huì)將inalas空穴阻擋層刻蝕掉，會(huì)增加器件的柵極漏電。本發(fā)明的制備方法省去了柵槽腐蝕步驟，降低了柵極漏電。

圖7為現(xiàn)有技術(shù)制備的inas/alsbhemt器件導(dǎo)通電阻ron模型圖，圖8為采用本發(fā)明制備方法得到的inas/alsbhemt器件導(dǎo)通電阻ron模型圖。對(duì)比圖7與圖8可以看到，現(xiàn)有技術(shù)器件的導(dǎo)通電阻為ron＝2(rc+rv)+rch，本發(fā)明的器件的導(dǎo)通電阻為ron＝2rc+rch，其中rc指歐姆接觸電阻，rch為溝道電阻，這說(shuō)明本發(fā)明的制備方法降低了器件的導(dǎo)通電阻。

盡管已描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，但本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員一旦得知了基本創(chuàng)造性概念，則可對(duì)這些實(shí)施例作出另外的變更和修改。所以，所附權(quán)利要求意欲解釋為包括優(yōu)選實(shí)施例以及落入本發(fā)明范圍的所有變更和修改。

顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。