一种应用于氮化镓晶体管的器件隔离方法技术

本发明专利技术涉及一种应用于氮化镓晶体管的器件隔离方法，包括以下步骤：a、清洗晶圆，旋涂正性光刻胶并进行前烘；b、对晶圆进行曝光、显影、后烘，得到隔离掩膜，使得晶体管区域保留光刻胶遮挡，且需要隔离的区域暴露出晶圆表面；c、采用等离子体对晶圆外延层进行刻蚀，形成一定深度的台面；d、采用等离子体处理晶圆表面，使隔离区域掺入负电荷补偿中心；e、去除光刻胶，完成器件隔离工艺。本发明专利技术采用GaN台面隔离技术与F基等离子体注入结合的方式，可有效提升器件隔离效果；该方法与台面隔离工艺一致、与注入隔离工艺类似，不会引入额外的工艺步骤。

【技术实现步骤摘要】
一种应用于氮化镓晶体管的器件隔离方法
本专利技术涉及场效应晶体管(FET)领域和化合物半导体工艺领域，特别是涉及一种应用于氮化镓晶体管的器件隔离方法。
技术介绍
GaN材料属于第三代半导体材料，具备禁带宽度大、击穿电场强度高等典型特点，十分适合用于制作高频大功率器件。目前GaN微电子器件的已经被广泛应用于军事通讯、雷达、电子对抗等国防军工领域，随着GaN晶圆成本的逐步下降以及GaN制造技术的不断成熟，未来GaN器件将在民用领域大放异彩。未来的5G通讯或许是GaN晶体管走向大规模应用的重要契机。GaN电子器件的研究已开展二十年有余，其工艺制备技术也逐步成熟。对于晶体管制备关键技术之一的隔离工艺，目前GaN晶体管方面主要采用的无外乎两种方式：一是台面隔离，采用干法刻蚀GaN外延层，直至缓冲层，通过物理上的切断实现器件间的电学隔离；另一种方式是离子注入隔离，通过将N、B、F等离子注入到外延层，对载流子进行补偿，形成高阻层。台面隔离技术具有以下缺点：1、台阶不宜过深，否则爬坡金属容易断裂，器件容易击穿；2、可能存在缓冲层漏电。离子注入是平面化工艺，不会对外延结构造成改变，优势较多，为目前的主流技术，但离子注入隔离技术有以下不足之处：1、离子注入设备体积巨大、价格高昂，维护成本高；2、离子注入工艺效果主要取决于选用离子种类、注入能量、注入剂量，注入即定性，工艺可调整性较差；3、离子注入深度有限，可能存在缓冲层漏电。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种应用于氮化镓晶体管的器件隔离方法，采用GaN台面隔离技术与F基等离子体注入结合的方式，可有效提升器件隔离效果。为了实现上述目的，本专利技术提供了以下技术方案：本专利技术提供一种应用于氮化镓晶体管的器件隔离方法，包括以下步骤：a、清洗晶圆，旋涂正性光刻胶并进行前烘；b、对晶圆进行曝光、显影、后烘，得到隔离掩膜，使得晶体管区域保留光刻胶遮挡，且需要隔离的区域暴露出晶圆表面；c、采用等离子体对晶圆外延层进行刻蚀，形成一定深度的台面；d、采用等离子体处理晶圆表面，使隔离区域掺入负电荷补偿中心；e、去除光刻胶，完成器件隔离工艺。其中，步骤c和步骤d均在ICP-RIE设备中进行。在ICP-RIE设备中，先采用Cl基等离子对晶圆进行刻蚀，形成一定深度的台面；再采用氟基等离子体处理晶圆表面，使隔离区域掺入氟基负电荷补偿中心。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：1、节省成本。本专利技术采用的核心设备为ICP-RIE，而ICP-RIE为GaN晶体管制备过程中必不可少之设备，省去离子注入机，可以极大的节省设备成本。2、隔离效果更佳。采用GaN台面隔离技术与F基等离子体注入结合的方式，可有效提升器件隔离效果。3、不引入额外工艺步骤，工艺兼容性强。该方法与台面隔离工艺一致、与注入隔离工艺类似，不会引入额外的工艺步骤。4、可操作性强。ICP干法刻蚀技术广泛应用于GaN晶体管制备工艺之中，通过改变压强、气体流量、偏置功率和刻蚀时间等参数可以获得丰富的结果，具备良好的操控性。下面通过附图和实施例，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。附图说明图1为本专利技术的实施例的流程框图；图2为本专利技术的实施例的进行器件隔离工艺之前的器件结构示意图；图3为本专利技术的实施例的完成隔离掩膜的器件结构示意图；图4为本专利技术的实施例的完成等离子体刻蚀的器件结构示意图；图5为本专利技术的实施例的在隔离区域进行掺F操作的器件结构示意图；图6为本专利技术的实施例的完成在隔离区域形成电荷补偿中心的器件结构示意图；图7为本专利技术的实施例的完成去除光刻胶掩膜的器件结构示意图。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的实施例进行说明，应当理解，此处所描述的实施例仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术的一种应用于氮化镓晶体管的器件隔离方法，在进行器件隔离工艺之前，GaN晶体管已完成隔离之前的所有工艺步骤，GaN晶体管隔离之前的所有工艺步骤可能包括标记、源漏金属等，视具体的工艺流程方案有所不同。参见图2。实施例1参见图1-7，本实施例1提供一种应用于氮化镓晶体管的器件隔离方法，包括以下步骤：步骤a1、清洗晶圆，旋涂正性光刻胶并进行前烘。其中，正性光刻胶应该具备较好的耐刻蚀性，旋涂正性光刻胶的厚度应大于3.0μm。前烘条件为100℃前烘90s。步骤b1、对晶圆进行曝光、显影、后烘，得到隔离掩膜(光刻胶掩膜)，使得晶体管区域保留光刻胶(Photoresist)遮挡，且需要隔离的区域暴露出晶圆表面。参见图3。其中，光刻、显影之后进行后烘、坚膜以提高耐刻蚀能力。步骤c1、在ICP-RIE设备中，采用氯基等离子体对晶圆外延层进行刻蚀，形成一定深度的台面。参见图4。其中，在ICP-RIE设备中，采用Cl基等离子对晶圆进行刻蚀，刻蚀条件为：RFpower-50～100W，Cl2-20～50sccm，BCl3-5～10sccm，Pressure-3～10mTorr，Biaspower-20～30W，刻蚀深度180～250nm。步骤d1、在ICP-RIE设备中，采用氟基等离子体处理晶圆表面，使隔离区域掺入氟基负电荷补偿中心。参见图5、图6。其中，在步骤c1完成后，切换气体，采用SF6处理晶圆表面，处理条件为：RFpower-200～300W，SF6-20～50sccm，Pressure-5～20mTorr，Biaspower-20～100W，Time-2～5min。完成后，此时会在隔离区域的F注入区域101形成电荷补偿中心，耗尽隔离区沟道中的载流子，从而建立晶体管间的电学隔离。步骤e1、去除光刻胶，完成器件隔离工艺。参见图7。实施例2本实施例2与上述实施例1的差别在于在实施例的步骤b1之后且在步骤c1之前的增加了reflow工艺步骤，下述将对实施例2进行简述。参见图1，本实施例2提供一种应用于氮化镓晶体管的器件隔离方法，包括以下步骤：步骤a2、清洗晶圆，旋涂正性光刻胶并进行前烘。步骤b2、对晶圆进行曝光、显影、后烘，得到隔离掩膜，使得晶体管区域保留光刻胶遮挡，且需要隔离的区域暴露出晶圆表面。步骤c2、对晶圆进行reflow，使正性光刻胶侧壁具备一定的倾斜角度。其中，reflow工艺的处理条件为，在135℃烘箱烘烤20-30分钟。正性光刻胶通过reflow工艺使其具备一定的倾斜角度，有利于后续ICP-RIE刻蚀时沿着光刻胶侧壁延伸，形成斜角，后续的金属爬坡会更加容易。步骤d2、在ICP-RIE设备中，采用氯基等离子体对晶圆外延层进行刻蚀，形成一定深度的台面。步骤e2、在ICP-RIE设备中，采用氟基等离子体处理晶圆表面，使隔离区域掺入氟基负电荷补偿中心。步骤f2、去除光刻胶，完成器件隔离工艺。上述实施例1及实施例2中的ICP-RIE设备中的Cl基和F基等离子体处理仅为示例，亦可采用其它气体，比如Cl2+BCl3可以替换为Cl2+He，SF6也可以替换为CF4或CHF3；而且，各项条件根据ICP-RIE设备供应商及型号不同应作相应调整。应当理解，本专利技术上述实施例及实例，是出于说明和解释目的，并非因此限制本专利技术的范围。本专利技术的范围由权利要求项定义，而不是由上述实施例及实例定义。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种应用于氮化镓晶体管的器件隔离方法，其特征在于，包括以下步骤：a、清洗晶圆，旋涂正性光刻胶并进行前烘；b、对晶圆进行曝光、显影、后烘，得到隔离掩膜，使得晶体管区域保留光刻胶遮挡，且需要隔离的区域暴露出晶圆表面；c、采用等离子体对晶圆外延层进行刻蚀，形成一定深度的台面；d、采用等离子体处理晶圆表面，使隔离区域掺入负电荷补偿中心；e、去除光刻胶，完成器件隔离工艺。

【技术特征摘要】
1.一种应用于氮化镓晶体管的器件隔离方法，其特征在于，包括以下步骤：a、清洗晶圆，旋涂正性光刻胶并进行前烘；b、对晶圆进行曝光、显影、后烘，得到隔离掩膜，使得晶体管区域保留光刻胶遮挡，且需要隔离的区域暴露出晶圆表面；c、采用等离子体对晶圆外延层进行刻蚀，形成一定深度的台面；d、采用等离子体处理晶圆表面，使隔离区域掺入负电荷补偿中心；e、去除光刻胶，完成器件隔离工艺。2.根据权利要求1所述一种应用于氮化镓晶体管的器件隔离方法，其特征在于，所述步骤c和步骤d均在ICP-RIE设备中进行。3.根据权利要求1或2所述一种应用于氮化镓晶体管的器件隔离方法，其特征在于，所述步骤a中，旋涂厚度>3.0μm的正性光刻胶并在100℃前烘90s。4.根据权利要求2所述一种应用于氮化镓晶体管的器件隔离方法，其特征在于，所述步骤c中，在ICP-RIE设备中，采用Cl基等离子对晶圆进行刻蚀，刻蚀条件为：RFpower-50～100W，Cl2-20～50sccm，BCl3-5～10sccm，Pressure-3～10mTorr，B...

【专利技术属性】
技术研发人员：孔欣，
申请(专利权)人：成都海威华芯科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51