氮化镓半导体器件的制备方法技术

本发明专利技术提供一种氮化镓半导体器件的制备方法，其中，该方法包括：在氮化镓外延基底上依次沉积第一氮化镓层、第二氮化铝镓层，氮化镓外延基底包括硅衬底层、第二氮化镓层和第一氮化铝镓层；在第二氮化铝镓层的表面上沉积第一氮化硅层；在第一氮化硅层上形成源极接触孔和漏极接触孔；在源极接触孔和漏极接触孔内沉积第一金属层；对第一氮化硅层、第二氮化铝镓层进行干法刻蚀，形成栅极接触孔，栅极接触孔的底部为第一氮化镓层的上表面；在栅极接触孔内依次沉积氮化硅介质层、第二金属层。消除得到的氮化镓半导体器件在栅极处可能产生的寄生电感，在高频时降低氮化镓半导体器件的开关损耗，进而提高了氮化镓半导体器件的性能和可靠性。

【技术实现步骤摘要】
氮化镓半导体器件的制备方法
本专利技术涉及半导体工艺领域，尤其涉及一种氮化镓半导体器件的制备方法。
技术介绍
由于氮化镓具有大禁带宽度、高电子饱和速率、高击穿电场、较高热导率、耐腐蚀以及抗辐射性能等优点，从而可以采用氮化镓制作半导体材料，而得到常开型的氮化镓半导体器件。现有技术中，常开型的氮化镓半导体器件的制备方法为：在氮化镓外延基底的表面上形成氮化硅层，在氮化硅层上刻蚀出源极接触孔和漏极接触孔，源极接触孔和漏极接触孔内沉积金属，从而形成源极和漏极；再刻蚀氮化硅层以及氮化镓外延基底中的部分氮化铝镓层，形成一个栅极孔，在栅极孔中依次沉积一层氮化硅层以及金属层，从而形成栅极。然而现有技术中，由于只是刻蚀了氮化硅层以及氮化镓外延基底中的部分氮化铝镓层而得到栅极孔，从而栅极没有穿透氮化镓外延基底中的氮化铝镓层，采用现有的制备方法制得的常开型的氮化镓半导体器件在与硅器件进行相互连接的时候，得到的发射极共基极形式封装的氮化镓半导体器件在栅极处会存在寄生电感，从而在高频情况下，整个开关系统会产生很大的开关损耗，进而会降低整个开关系统的性能。
技术实现思路
本专利技术提供一种氮化镓半导体器件的制备方法，用以解决现有的制备方法制得的常开型的氮化镓半导体器件在与硅器件进行相互连接的时候，得到的发射极共基极形式封装的氮化镓半导体器件在栅极处会存在寄生电感，从而在高频情况下，整个开关系统会产生很大的开关损耗，进而会降低整个开关系统的性能。本专利技术提供一种氮化镓半导体器件的制备方法，包括：在氮化镓外延基底的表面上沉积氮化镓，形成第一氮化镓层，其中，所述氮化镓外延基底包括由下而上依次设置的硅衬底层、第二氮化镓层和第一氮化铝镓层；在所述第一氮化镓层的表面上沉积氮化铝镓，形成第二氮化铝镓层；在所述第二氮化铝镓层的表面上沉积氮化硅，形成第一氮化硅层；对所述第一氮化硅层进行干法刻蚀，形成相对设置的源极接触孔和漏极接触孔；在所述源极接触孔和所述漏极接触孔内，沉积第一金属层，其中，所述第一金属层的高度大于所述源极接触孔、所述漏极接触孔的高度；对干法刻蚀后的第一氮化硅层、以及所述第二氮化铝镓层进行干法刻蚀，形成栅极接触孔，其中，所述栅极接触孔的底部为所述第一氮化镓层的上表面；在所述栅极接触孔内沉积氮化硅介质层之后，在所述栅极接触孔内沉积第二金属层，其中，所述第二金属层的上表面高于所述第一氮化硅层的上表面。如上所述的方法中，所述第一氮化硅层的厚度为350埃。如上所述的方法中，在所述对所述第一氮化硅层进行干法刻蚀，形成相对设置的源极接触孔和漏极接触孔之后，还包括：依次采用稀释后的氢氟酸溶液、过氧化氢与氢氧化氨的混合溶液、过氧化氢与氯化氢的混合溶液，对整个器件的表面进行表面处理，以去除整个器件的表面上的杂质物。如上所述的方法中，所述在所述源极接触孔和所述漏极接触孔内，沉积第一金属层，包括：在整个器件的表面上依次沉积第一钛金属层、铝金属层、第二钛金属层和氮化钛层，以形成金属合层，其中，所述第一钛金属层的厚度为200埃，所述铝金属层的厚度为1200埃，所述第二钛金属层的厚度为200埃，所述氮化钛层的厚度为200埃；对所述金属合层进行光刻和刻蚀，以去除第一氮化硅层的表面上的金属合层，以在所述源极接触孔和所述漏极接触孔内形成所述第一金属层。如上所述的方法中，在所述源极接触孔和所述漏极接触孔内，沉积第一金属层之后，还包括：利用氮气气体作为保护气体，在840摄氏度的环境下对整个器件进行30秒的高温退火处理，以通过相互接触的所述第一金属层与所述第二氮化铝镓层进行反应之后形成合金，以降低所述第一金属层与所述第二氮化铝镓层的接触电阻。如上所述的方法中，在所述对干法刻蚀后的第一氮化硅层、以及所述第二氮化铝镓层进行干法刻蚀，形成栅极接触孔之后，还包括：采用盐酸溶液清洗所述栅极接触孔，以去除所述栅极接触孔内的杂质物。如上所述的方法中，所述在所述栅极接触孔内沉积氮化硅介质层，包括：在整个器件的表面沉积第二氮化硅层；对所述第二氮化硅层进行干法刻蚀，去除所述第一金属层的表面、所述第一氮化硅层的表面上的第二氮化硅层，并去除所述栅极接触孔内的预设厚度的第二氮化硅层，以形成所述氮化硅介质层；其中，所述氮化硅介质层的厚度为所述第二氮化铝镓层的厚度的一半。如上所述的方法中，所述在所述栅极接触孔内沉积第二金属层，包括：在整个器件的表面上，依次沉积镍金属层、金金属层；对所述镍金属层、金金属层进行光刻和刻蚀，以在所述栅极接触孔内沉积第二金属层，其中，所述第二金属层构成整个器件的栅极。如上所述的方法中，在所述栅极接触孔内沉积第二金属层之后，还包括：采用6英寸的硅工艺线对整个器件进行封装处理。本专利技术通过在氮化镓外延基底的表面上沉积氮化镓，形成第一氮化镓层，其中，氮化镓外延基底包括由下而上依次设置的硅衬底层、第二氮化镓层和第一氮化铝镓层；在第一氮化镓层的表面上沉积氮化铝镓，形成第二氮化铝镓层；在第二氮化铝镓层的表面上沉积氮化硅，形成第一氮化硅层；对第一氮化硅层进行干法刻蚀，形成相对设置的源极接触孔和漏极接触孔；在源极接触孔和漏极接触孔内，沉积第一金属层，其中，第一金属层的高度大于源极接触孔、漏极接触孔的高度；对干法刻蚀后的第一氮化硅层、以及第二氮化铝镓层进行干法刻蚀，形成栅极接触孔，其中，栅极接触孔的底部为第一氮化镓层的上表面；在栅极接触孔内沉积氮化硅介质层之后，在栅极接触孔内沉积第二金属层，其中，第二金属层的上表面高于第一氮化硅层的上表面。从而第二氮化镓层、第一氮化铝镓层、第一氮化镓层以及第二氮化铝镓层构成了两层沟道结构，进而形成了一种阈值电压增强结构，同时栅极接触孔穿透了第二氮化铝镓层，栅极的底部与第一氮化镓层接触，从而得到氮化镓半导体器件在与硅器件进行相互连接的时候，消除得到的氮化镓半导体器件在栅极处可能产生的寄生电感，在高频情况下，降低整个开关系统的开关损耗，进而提高了氮化镓半导体器件以及整个开关系统的性能和可靠性。附图说明图1为本专利技术实施例一提供的氮化镓半导体器件的制备方法的流程示意图；图2为实施例一的步骤101执行过程中氮化镓半导体器件的剖面示意图；图3为实施例一的步骤102执行过程中氮化镓半导体器件的剖面示意图；图4为实施例一的步骤103执行过程中氮化镓半导体器件的剖面示意图；图5为实施例一的步骤104执行过程中氮化镓半导体器件的剖面示意图；图6为实施例一的步骤105执行过程中氮化镓半导体器件的剖面示意图；图7为实施例一的步骤106执行过程中氮化镓半导体器件的剖面示意图；图8为实施例一的步骤107执行过程中氮化镓半导体器件的第一剖面示意图；图9为实施例一的步骤107执行过程中氮化镓半导体器件的第二剖面示意图；图10为本专利技术实施例二提供的氮化镓半导体器件的制备方法的流程示意图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。图1为本专利技术实施例一提供的氮化镓半导体器件的制备方法的流程示意图，为了对本实施例中的方法进行清本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氮化镓半导体器件的制备方法，其特征在于，包括：在氮化镓外延基底的表面上沉积氮化镓，形成第一氮化镓层，其中，所述氮化镓外延基底包括由下而上依次设置的硅衬底层、第二氮化镓层和第一氮化铝镓层；在所述第一氮化镓层的表面上沉积氮化铝镓，形成第二氮化铝镓层；在所述第二氮化铝镓层的表面上沉积氮化硅，形成第一氮化硅层；对所述第一氮化硅层进行干法刻蚀，形成相对设置的源极接触孔和漏极接触孔；在所述源极接触孔和所述漏极接触孔内，沉积第一金属层，其中，所述第一金属层的高度大于所述源极接触孔、所述漏极接触孔的高度；对干法刻蚀后的第一氮化硅层、以及所述第二氮化铝镓层进行干法刻蚀，形成栅极接触孔，其中，所述栅极接触孔的底部为所述第一氮化镓层的上表面；在所述栅极接触孔内沉积氮化硅介质层之后，在所述栅极接触孔内沉积第二金属层，其中，所述第二金属层的上表面高于所述第一氮化硅层的上表面。

【技术特征摘要】
1.一种氮化镓半导体器件的制备方法，其特征在于，包括：在氮化镓外延基底的表面上沉积氮化镓，形成第一氮化镓层，其中，所述氮化镓外延基底包括由下而上依次设置的硅衬底层、第二氮化镓层和第一氮化铝镓层；在所述第一氮化镓层的表面上沉积氮化铝镓，形成第二氮化铝镓层；在所述第二氮化铝镓层的表面上沉积氮化硅，形成第一氮化硅层；对所述第一氮化硅层进行干法刻蚀，形成相对设置的源极接触孔和漏极接触孔；在所述源极接触孔和所述漏极接触孔内，沉积第一金属层，其中，所述第一金属层的高度大于所述源极接触孔、所述漏极接触孔的高度；对干法刻蚀后的第一氮化硅层、以及所述第二氮化铝镓层进行干法刻蚀，形成栅极接触孔，其中，所述栅极接触孔的底部为所述第一氮化镓层的上表面；在所述栅极接触孔内沉积氮化硅介质层之后，在所述栅极接触孔内沉积第二金属层，其中，所述第二金属层的上表面高于所述第一氮化硅层的上表面。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一氮化硅层的厚度为350埃。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述对所述第一氮化硅层进行干法刻蚀，形成相对设置的源极接触孔和漏极接触孔之后，还包括：依次采用稀释后的氢氟酸溶液、过氧化氢与氢氧化氨的混合溶液、过氧化氢与氯化氢的混合溶液，对整个器件的表面进行表面处理，以去除整个器件的表面上的杂质物。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在所述源极接触孔和所述漏极接触孔内，沉积第一金属层，包括：在整个器件的表面上依次沉积第一钛金属层、铝金属层、第二钛金属层和氮化钛层，以形成金属合层，其中，所述第一钛金属层的厚度为200埃，所述铝金属层的厚度为1200埃，所述第二钛金属层的厚度为200埃，所述氮化...

【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