一种GaN/AlGaN栅槽低损伤刻蚀的方法技术

本发明专利技术提供一种GaN/AlGaN栅槽低损伤刻蚀的方法，包括如下步骤：提供一半导体衬底；在半导体衬底上形成GaN/AlGaN多层外延材料层，所述多层外延材料层依次包括缓冲层、多层外延层、帽层；在帽层表面形成刻蚀阻挡层，图形化刻蚀阻挡层，使预设的多层外延材料层表面暴露出来形成凹槽；暴露出来的多层外延材料层的表面浸没于含有HBr与He的刻蚀气体中；将刻蚀气体激发成等离子体，以刻蚀多层外延材料至指定深度形成栅槽。本发明专利技术采用HBr与He混合气体作为刻蚀气体，可减少刻蚀过程中的侧向腐蚀，He作为惰性气体，可避免引入Ar或N2而导致的材料表面性能改变，从而获得清洁、平整、低损伤的GaN/AlGaN结构图形。

A low damage etching method for GaN/AlGaN gate slot

The invention provides a method for GaN/AlGaN gate groove low damage etching, which comprises the following steps: providing a semiconductor substrate; forming GaN/AlGaN multilayer epitaxial layer on a semiconductor substrate, the multilayer epitaxial material layer comprises a buffer layer, multilayer epitaxial layer and cap layer; the cap layer formed on the surface of the etching barrier layer, graphic etching the barrier layer, the preset multilayer material layer surface exposed to form a groove; multilayer epitaxial material layer exposed surface immersed in the etching gas containing HBr and He; will stimulate the etching gas to etch into plasma, multilayer material to form a gate groove depth. The invention adopts the mixture of HBr and He as the etching gas, can reduce the lateral etching in the etching process, He as an inert gas, change the surface properties of Ar or N2 can be avoided due to the GaN/AlGaN structure to obtain clean, smooth graphics and low damage.

【技术实现步骤摘要】
一种GaN/AlGaN栅槽低损伤刻蚀的方法
本专利技术涉及半导体制造
，尤其涉及一种GaN/AlGaN栅槽低损伤刻蚀的方法。
技术介绍
GaN材料具有禁带宽度宽、高电子迁移率、击穿电场高、输出功率大且耐高温的特点，基于GaN材料的AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管（HEMT）可以工作在高压下，导通电阻小，在最近十几年成为了微波功率器件及电路领域的研究热点。常规工艺制作的AlGaN/GaNHEMT均为耗尽型（阈值电压Vth＜0V）。因为要使用负的开启电压，耗尽型HEMT比增强型（Vth＞0V）HEMT电路设计要复杂得多，这增加了HEMT电路的成本。目前，主要解决AlGaN/GaNHEMT的阈值电压小于零的方法是采用刻蚀凹栅，刻蚀凹栅能降低栅极到沟道的距离从而提高栅极对于沟道的控制，能够有效提高器件的阈值电压。同时，凹栅刻蚀能够提高器件跨导，提高AlGaN/GaN的高频性能，减少由于栅长减短而引起的短沟道效应。现有凹栅型AlGaN/GaNHEMT器件的刻蚀工艺均存在等离子体对界面的损伤，在等离子刻蚀工艺中，采用Cl2/Ar气体刻蚀的技术比较成熟，主要应用在台面刻蚀，其刻蚀损伤限制本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种GaN/AlGaN栅槽低损伤刻蚀的方法，其特征在于包括如下步骤：（1）在一半导体衬底上形成GaN/AlGaN多层外延材料层，所述GaN/AlGaN多层外延材料层包括缓冲层、位于缓冲层表面上的多层外延层、位于多层外延多层表面上的帽层，然后在GaN/AlGaN多层外延材料层的帽层表面上覆盖一层刻蚀阻挡层；（2）将所述刻蚀阻挡层的中间部分进行图形化，使得刻蚀阻挡层中间部分对应的GaN/AlGaN多层外延材料层的帽层表面暴露出来，形成一个凹槽；刻蚀的位置为预设需要被暴露出来的部分；（3）将暴露出来帽层的表面浸没于刻蚀气体中，刻蚀气体中包含有HBr与He；（4）将步骤（3）中所述的刻蚀气体激发成等离...

【技术特征摘要】
1.一种GaN/AlGaN栅槽低损伤刻蚀的方法，其特征在于包括如下步骤：（1）在一半导体衬底上形成GaN/AlGaN多层外延材料层，所述GaN/AlGaN多层外延材料层包括缓冲层、位于缓冲层表面上的多层外延层、位于多层外延多层表面上的帽层，然后在GaN/AlGaN多层外延材料层的帽层表面上覆盖一层刻蚀阻挡层；（2）将所述刻蚀阻挡层的中间部分进行图形化，使得刻蚀阻挡层中间部分对应的GaN/AlGaN多层外延材料层的帽层表面暴露出来，形成一个凹槽；刻蚀的位置为预设需要被暴露出来的部分；（3）将暴露出来帽层的表面浸没于刻蚀气体中，刻蚀气体中包含有HBr与He；（4）将步骤（3）中所述的刻蚀气体激发成等离子体，用于将刻蚀暴露出来的GaN/AlGaN多层外延材料层沿凹槽的宽度继续刻蚀到指定深度，形成栅槽结构。2.根据权利要求1所述的GaN/AlGaN栅槽低损伤刻蚀方法，其特征在于：步骤（3）中，GaN/AlGaN多层外延材料层的帽层表面浸没于刻蚀气体时，刻蚀气体中：HBr流量为50～250sccm，He流量为50～500sccm。3.根据权利要求1所述的GaN/AlGaN栅槽低损伤刻蚀方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：李俊焘，周阳，代刚，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院电子工程研究所，
类型：发明
国别省市：四川,51