AlGaN/GaN MIS-HEMT的制作方法技术

本发明专利技术实施例提供一种AlGaN/GaN MIS‑HEMT的制作方法。该方法包括：在硅衬底的表面上依次生长GaN介质层、AlGaN介质层、氮化镓帽层、δ掺杂层和Si3N4介质层；对Si3N4介质层进行刻蚀；在露出的硅掺杂的GaN接触层和剩余的Si3N4介质层上表面沉积第一金属层；沿着露出的Si3N4介质层的表面的预定区域向下进行干法刻蚀；在栅极接触孔中沉积Si3N4介质层作为栅介质。本发明专利技术实施例通过对氮化镓帽层进行低损伤的选择性刻蚀，增强了AlGaN/GaN MIS‑HEMT的栅控能力，并通过带δ掺杂的极化电荷补偿技术来减小氮化镓帽层的导通电阻，从而提高了AlGaN/GaN MIS‑HEMT的开关特性。

【技术实现步骤摘要】
AlGaN/GaNMIS-HEMT的制作方法
本专利技术实施例涉及半导体领域，尤其涉及一种AlGaN/GaNMIS-HEMT的制作方法。
技术介绍
随着高效完备的功率转换电路和系统需求的日益增加，具有低功耗和高速特性的功率器件最近吸引了很多关注。氮化镓GaN是第三代宽禁带半导体材料，由于其具有大禁带宽度(3.4eV)、高电子饱和速率(2e7cm/s)、高击穿电场(1e10--3e10V/cm)，较高热导率，耐腐蚀和抗辐射性能，在高压、高频、高温、大功率和抗辐照环境条件下具有较强的优势，被认为是研究短波光电子器件和高压高频率大功率器件的最佳材料。目前，氮化铝镓/氮化镓高电子迁移率晶体管(AlGaN/GaNHighElectronMobilityTransistor，简称AlGaN/GaNHEMT)是功率器件中的研究热点，这是因为AlGaN/GaN抑制结处形成高浓度、高迁移率的二维电子气(2DEG),同时异质结对2DEG具有良好的调节作用。由于，HEMT的栅极可以是肖特基结构，也可以是金属绝缘层半导体(MetalInsulatorSemiconductor，简称MIS)结构，因此，氮化铝镓/氮化镓金属绝缘层半导体-高电子迁移率晶体管(AlGaN/GaNMetalInsulatorSemiconductor-HighElectronMobilityTransistor，简称AlGaN/GaNMIS-HEMT)是AlGaN/GaNHEMT的一种，且两者工作原理相同。但是通过现有的制作工艺制造出的AlGaN/GaNMIS-HEMT的栅控能力较小、导通电阻较大，严重影响了AlGaN/GaNMIS-HEMT的开关特性。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种的AlGaN/GaNMIS-HEMT的制作方法，以提高AlGaN/GaNMIS-HEMT的开关特性。本专利技术实施例的一个方面是提供一种AlGaN/GaNMIS-HEMT的制作方法，包括：在硅衬底的表面上依次生长氮化镓GaN介质层、氮化铝镓AlGaN介质层、氮化镓帽层；对所述氮化镓帽层进行δ掺杂形成含有δ掺杂层的氮化镓帽层，并在所述δ掺杂层的表面上生长氮化硅Si3N4介质层；对所述Si3N4介质层的第一区域和第二区域进行刻蚀，以露出所述第一区域和所述第二区域分别对应的δ掺杂层；在露出的所述δ掺杂层和剩余的所述Si3N4介质层上表面沉积第一金属层；对所述第一金属层进行光刻、刻蚀，以露出所述Si3N4介质层并形成欧姆接触电极；沿着露出的所述Si3N4介质层的表面的预定区域向下进行干法刻蚀，直到刻蚀掉部分的所述AlGaN介质层，被刻蚀掉的所述Si3N4介质层、所述含有δ掺杂层的氮化镓帽层和部分所述AlGaN介质层形成栅极接触孔；在所述栅极接触孔中沉积所述Si3N4介质层作为栅介质，且所述栅介质的表面低于所述栅极接触孔的孔口所在表面；在所述栅介质的表面、所述露出的Si3N4介质层和所述欧姆接触电极的上表面生长第二金属层，并对所述第二金属层进行光刻、刻蚀形成栅极，以完成所述AlGaN/GaNMIS-HEMT的制作。本专利技术实施例提供的AlGaN/GaNMIS-HEMT的制作方法，通过对氮化镓帽层进行低损伤的选择性刻蚀，增强了AlGaN/GaNMIS-HEMT的栅控能力，并通过带δ掺杂的极化电荷补偿技术来减小氮化镓帽层的导通电阻，从而提高了AlGaN/GaNMIS-HEMT的开关特性。附图说明图1为本专利技术实施例提供的AlGaN/GaNMIS-HEMT的制作方法流程图；图2为执行本专利技术实施例制作过程中AlGaN/GaNMIS-HEMT的剖面示意图；图3为执行本专利技术实施例制作过程中AlGaN/GaNMIS-HEMT的剖面示意图；图4为执行本专利技术实施例制作过程中AlGaN/GaNMIS-HEMT的剖面示意图；图5为执行本专利技术实施例制作过程中AlGaN/GaNMIS-HEMT的剖面示意图；图6为执行本专利技术实施例制作过程中AlGaN/GaNMIS-HEMT的剖面示意图；图7为执行本专利技术实施例制作过程中AlGaN/GaNMIS-HEMT的剖面示意图；图8为执行本专利技术实施例制作过程中AlGaN/GaNMIS-HEMT的剖面示意图；图9为执行本专利技术实施例制作过程中AlGaN/GaNMIS-HEMT的剖面示意图。具体实施方式图1为本专利技术实施例提供的AlGaN/GaNMIS-HEMT的制作方法流程图。为了对本实施例中的方法进行清楚系统的描述，图2-图9为执行本专利技术实施例方法过程中AlGaN/GaNMIS-HEMT的剖面示意图，如图1所示，所述方法包括：步骤S101、在硅衬底的表面上依次生长氮化镓GaN介质层、氮化铝镓AlGaN介质层、氮化镓帽层；如图2所示，在硅衬底的表面上依次生长氮化镓GaN介质层、氮化铝镓AlGaN介质层、氮化镓帽层，执行步骤S101后的AlGaN/GaNMIS-HEMT的剖面示意图如图2所示，其中，硅衬底用20表示，GaN介质层用21表示，AlGaN介质层用22表示，氮化镓帽层用23表示。步骤S102、对所述氮化镓帽层进行δ掺杂形成含有δ掺杂层的氮化镓帽层，并在所述δ掺杂层的表面上生长氮化硅Si3N4介质层；在图2的基础上，对氮化镓帽层23进行δ掺杂形成含有δ掺杂层的氮化镓帽层，并在所述δ掺杂层的表面上生长氮化硅Si3N4介质层，执行步骤S102后的AlGaN/GaNMIS-HEMT的剖面示意图如图3所示，其中，δ掺杂层用24表示，Si3N4介质层用25表示。步骤S103、对所述Si3N4介质层的第一区域和第二区域进行刻蚀，以露出所述第一区域和所述第二区域分别对应的δ掺杂层；在图3的基础上，对Si3N4介质层的第一区域和第二区域进行干法刻蚀，即通过干法刻蚀刻蚀掉第一区域和第二区域中的Si3N4介质层，且刻蚀掉第一区域中的Si3N4介质层后形成源端接触孔，刻蚀掉第二区域中的Si3N4介质层后形成漏端接触孔。执行步骤S103后的AlGaN/GaNMIS-HEMT的剖面示意图如图4所示，其中，刻蚀掉第一区域中的Si3N4介质层后形成的源端接触孔用30表示，刻蚀掉第二区域中的Si3N4介质层后形成的漏端接触孔用31表示。步骤S104、在露出的所述δ掺杂层和剩余的所述Si3N4介质层上表面沉积第一金属层；具体地，在露出的所述δ掺杂层24和剩余的所述Si3N4介质层25上表面沉积第一金属层，执行步骤S104后的AlGaN/GaNMIS-HEMT的剖面示意图如图5所示，其中，沉积的第一金属层用26表示。在本专利技术实施例中，所述在露出的所述δ掺杂层和剩余的所述Si3N4介质层上表面沉积第一金属层之前，还包括：对所述露出的所述δ掺杂层和剩余的所述Si3N4介质层上表面进行清洗。具体的，在露出的所述δ掺杂层和剩余的所述Si3N4介质层上表面沉积第一金属层之前，采用DHF+SC1+SC2方法对露出的所述δ掺杂层和剩余的所述Si3N4介质层的表面进行清洗，其中，DHF表示用稀氟氢酸清洗，SC1表示标准化第一步清洗，SC2表示标准化第二步清洗，三次清洗的时间均为60s。优选的，所述第一金属层为欧姆接触金属，所述欧姆接触金属包括四层介质，所述四层介质按照从下到上的顺序依次为钛、铝、钛和氮化钛。具体本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种AlGaN/GaN MIS‑HEMT的制作方法，其特征在于，包括：在硅衬底的表面上依次生长氮化镓GaN介质层、氮化铝镓AlGaN介质层、氮化镓帽层；对所述氮化镓帽层进行δ掺杂形成含有δ掺杂层的氮化镓帽层，并在所述δ掺杂层的表面上生长氮化硅Si3N4介质层；对所述Si3N4介质层的第一区域和第二区域进行刻蚀，以露出所述第一区域和所述第二区域分别对应的δ掺杂层；在露出的所述δ掺杂层和剩余的所述Si3N4介质层上表面沉积第一金属层；对所述第一金属层进行光刻、刻蚀，以露出所述Si3N4介质层并形成欧姆接触电极；沿着露出的所述Si3N4介质层的表面的预定区域向下进行干法刻蚀，直到刻蚀掉部分的所述AlGaN介质层，被刻蚀掉的所述Si3N4介质层、所述含有δ掺杂层的氮化镓帽层和部分所述AlGaN介质层形成栅极接触孔；在所述栅极接触孔中沉积所述Si3N4介质层作为栅介质，且所述栅介质的表面低于所述栅极接触孔的孔口所在表面；在所述栅介质的表面、所述露出的Si3N4介质层和所述欧姆接触电极的上表面生长第二金属层，并对所述第二金属层进行光刻、刻蚀形成栅极，以完成所述AlGaN/GaN MIS‑HEMT的制作。...

【技术特征摘要】
1.一种AlGaN/GaNMIS-HEMT的制作方法，其特征在于，包括：在硅衬底的表面上依次生长氮化镓GaN介质层、氮化铝镓AlGaN介质层、氮化镓帽层；对所述氮化镓帽层进行δ掺杂形成含有δ掺杂层的氮化镓帽层，并在所述δ掺杂层的表面上生长氮化硅Si3N4介质层；对所述Si3N4介质层的第一区域和第二区域进行刻蚀，以露出所述第一区域和所述第二区域分别对应的δ掺杂层；在露出的所述δ掺杂层和剩余的所述Si3N4介质层上表面沉积第一金属层；对所述第一金属层进行光刻、刻蚀，以露出所述Si3N4介质层并形成欧姆接触电极；沿着露出的所述Si3N4介质层的表面的预定区域向下进行干法刻蚀，直到刻蚀掉部分的所述AlGaN介质层，被刻蚀掉的所述Si3N4介质层、所述含有δ掺杂层的氮化镓帽层和部分所述AlGaN介质层形成栅极接触孔；在所述栅极接触孔中沉积所述Si3N4介质层作为栅介质，且所述栅介质的表面低于所述栅极接触孔的孔口所在表面；在所述栅介质的表面、所述露出的Si3N4介质层和所述欧姆接触电极的上表面生长第二金属层，并对所述第二金属层进行光刻、刻蚀形成栅极，以完成所述AlGaN/GaNMIS-HEMT的制作。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘美华，孙辉，林信南，陈建国，
申请(专利权)人：北京大学，北大方正集团有限公司，深圳方正微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11