增强型高电子迁移率晶体管的p-GaN帽层的制备方法技术

本发明专利技术属于半导体技术领域，尤其涉及一种增强型高电子迁移率晶体管的p‑GaN帽层的制备方法。本发明专利技术提供的增强型高电子迁移率晶体管的p‑GaN帽层的制备方法，包括：提供包括依次层叠设置的沟道层和势垒层的外延片；在势垒层背离沟道层的表面依次生长注入阻挡层和AlN层，对部分注入阻挡层和AlN层进行刻蚀，使得势垒层表面的部分区域裸露，形成p‑GaN帽层区窗口；在AlN层背离注入阻挡层的表面和p‑GaN帽层区窗口外延生长p‑GaN材料层，对p‑GaN帽层区窗口以外区域的p‑GaN材料层、AlN层和注入阻挡层进行刻蚀，形成p‑GaN帽层。以解决现有p‑GaN帽层的制备工艺存在的外延均匀性差，p‑GaN帽层中的Mg离子分布不均匀的问题。

Preparation of p-GaN cap layer of enhanced high electron mobility transistor

【技术实现步骤摘要】
增强型高电子迁移率晶体管的p-GaN帽层的制备方法
本专利技术属于半导体
，尤其涉及一种增强型高电子迁移率晶体管的p-GaN帽层的制备方法。
技术介绍
高电子迁移率晶体管(Highelectronmobilitytransistor，HEMT)是一种异质结场效应晶体管，高迁移率的二维电子气(2DEG)存在于异质结中，使HEMT器件具有高频、大功率、耐高温、抗辐射能力强等优越性能。目前，p-GaNHEMT为其中最具吸引力的器件类型，因其本征极化效应的存在，使得这类器件常表现为耗尽型，这类器件关断必须在栅极加负电压偏置，给负压驱动电路的设计增加了难度，增加了器件的静态功耗，且降低了系统的安全性。p-GaN增强型HEMT器件能够降低系统的功耗和复杂度，提升安全性，因而，在高温和射频集成电路、高速开关以及微波单片集成电路中具有广阔的应用前景。当前，实现p-GaN增强型HEMT器件的主流技术是在栅电极下和势垒层之间引入p-GaN帽层结构，p-GaN可以部分或者完全去除栅下方的2DEG，使阈值电压(Vth)正向漂移。对于栅极区域的p-GaN帽层的制备，传统的方法在势垒层的栅极区域部分形成p-GaN帽层区窗口后，在p-GaN帽层区窗口内二次外延生长p-GaN材料层，然后形成p-GaN帽层。二次外延方案是解决p-GaN蚀刻深度难以控制的有效手段，但也存在自身的弊端，如p-GaN帽层二次外延均匀性差，p-GaN帽层中的Mg离子分布不均匀等。基于以上考虑，亟需开发一种均匀性好、稳定性高的p-GaN帽层的制备方法，推动我国GaN功率器件产业发展。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供一种增强型高电子迁移率晶体管的p-GaN帽层的制备方法，旨在解决现有p-GaN帽层的制备工艺存在的外延均匀性差，p-GaN帽层中的Mg离子分布不均匀的问题。本专利技术的另一目的在于提供一种增强型高电子迁移率晶体管的制备方法，又一目的在于提供由上述制备方法制得的增强型高电子迁移率晶体管。为实现上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案如下：一种增强型高电子迁移率晶体管的p-GaN帽层的制备方法，包括以下步骤：提供外延片，所述外延片包括依次层叠设置的沟道层和势垒层；在所述势垒层背离所述沟道层的表面依次生长注入阻挡层和AlN层，对部分所述注入阻挡层和所述AlN层进行刻蚀，使得所述势垒层表面的部分区域裸露，形成p-GaN帽层区窗口；在所述AlN层背离所述注入阻挡层的表面和所述p-GaN帽层区窗口外延生长p-GaN材料层，对所述p-GaN帽层区窗口以外区域的所述p-GaN材料层和所述AlN层以及所述注入阻挡层进行刻蚀，形成p-GaN帽层。本专利技术提供的增强型高电子迁移率晶体管的p-GaN帽层的制备方法，在形成p-GaN帽层区窗口之前在注入阻挡层上生长AlN层，一方面，p-GaN能够在AlN层的表面生长，从而确保p-GaN能够在整个外延片表面均匀生长，有效避免由于p-GaN局限在窄小的p-GaN帽层区窗口内生长导致的Mg离子分布不均匀的问题，从而提高p-GaN帽层的均匀性和稳定性；另一方面，在注入阻挡层上生长AlN层，无需高温条件，条件温和，对外延片的影响较小，降低了工艺难度，方法简单，操作简便，易于量产。相应的，一种增强型高电子迁移率晶体管的制备方法，包括：提供外延片，所述外延片包括依次层叠设置的沟道层和势垒层；利用上述制备方法，在所述势垒层背离所述沟道层的表面制备p-GaN帽层；在所述p-GaN帽层上设置栅极，以及在所述势垒层上制备源极和漏极。相应的，由上述制备方法制得的增强型高电子迁移率晶体管。本专利技术提供的增强型高电子迁移率晶体管的制备方法，方法简便，易于操作，由其制备得到的增强型高电子迁移率晶体管中，p-GaN帽层均匀性好，稳定性高，适于增强型高电子迁移率晶体管的大规模量产。附图说明图1为实施例1采用的外延片的薄层结构示意图；图2为实施例1的外延片表面生长SiO2层和势垒层之后的薄层结构示意图；图3为实施例1的外延片表面生长SiO2层、势垒层和光刻胶之后的薄层结构示意图；图4为实施例1光刻定义形成p-GaN帽层区窗口后的薄层结构示意图；图5为实施例1的整个外延片表面外延生长p-GaN材料层后的薄层结构示意图；图6为实施例1的外延片的p-GaN材料层背离所述p-GaN帽层区窗口的表面铺上光刻胶后的薄层结构示意图；图7为实施例1表面生长有p-GaN帽层的外延结构示意图；图8为实施例2制备获得的p-GaN增强型HEMT的薄层结构示意图。具体实施方式为了使本专利技术要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。为了解决现有p-GaN帽层的制备工艺存在的外延均匀性差，p-GaN帽层中的Mg离子分布不均匀的问题，本专利技术实施例提供了以下具体技术方案：一种增强型高电子迁移率晶体管的p-GaN帽层的制备方法，包括以下步骤：S01、提供外延片，所述外延片包括依次层叠设置的沟道层和势垒层；S02、在所述势垒层背离所述沟道层的表面依次生长注入阻挡层和AlN层，对部分所述注入阻挡层和所述AlN层进行刻蚀，使得所述势垒层表面的部分区域裸露，形成p-GaN帽层区窗口；S03、在所述AlN层背离所述注入阻挡层的表面和所述p-GaN帽层区窗口外延生长p-GaN材料层，对所述p-GaN帽层区窗口以外区域的所述p-GaN材料层和所述AlN层以及所述注入阻挡层进行刻蚀，形成p-GaN帽层。本专利技术实施例提供的增强型高电子迁移率晶体管的p-GaN帽层的制备方法，在形成p-GaN帽层区窗口之前在注入阻挡层上生长AlN层，一方面，p-GaN能够在AlN层的表面生长，确保p-GaN能够在整个外延片表面均匀生长，有效避免由于p-GaN局限在窄小的p-GaN帽层区窗口内生长导致的Mg离子分布不均匀的问题，从而提高p-GaN帽层的均匀性和稳定性；另一方面，在注入阻挡层上生长AlN层，无需高温条件，条件温和，对外延片的影响较小，降低了工艺难度，方法简单，操作简便，易于量产。具体的，在步骤S01中，所述外延片作为外延生长p-GaN帽层的基片，包括依次层叠设置的沟道层和势垒层。在本专利技术实施例中，所述沟道层的材料和/或所述势垒层的材料优选为Ⅲ族氮化物。其中，所述Ⅲ族氮化物包括但不限于GaN、AlGaN、InN、InAlN、InGaN、BN、BAlN、BInN、BGaN、InAlGaN、BAlGaN、BInGaN和BInAlN等。作为实施方式一，所述外延片包括AlGaN势垒层以及GaN沟道层；作为实施方式二，在上述实施方式一的AlGaN势垒层表面增加了GaN或SiN帽层，以提高势垒层的有效势垒高度；作为实施方式三，在上述实施方式一或实施方式二的ALGaN/GaN本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种增强型高电子迁移率晶体管的p-GaN帽层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：/n提供外延片，所述外延片包括依次层叠设置的沟道层和势垒层；/n在所述势垒层背离所述沟道层的表面依次生长注入阻挡层和AlN层，对部分所述注入阻挡层和所述AlN层进行刻蚀，使得所述势垒层表面的部分区域裸露，形成p-GaN帽层区窗口；/n在所述AlN层背离所述注入阻挡层的表面和所述p-GaN帽层区窗口外延生长p-GaN材料层，对所述p-GaN帽层区窗口以外区域的所述p-GaN材料层和所述AlN层以及所述注入阻挡层进行刻蚀，形成p-GaN帽层。/n

【技术特征摘要】
1.一种增强型高电子迁移率晶体管的p-GaN帽层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
提供外延片，所述外延片包括依次层叠设置的沟道层和势垒层；
在所述势垒层背离所述沟道层的表面依次生长注入阻挡层和AlN层，对部分所述注入阻挡层和所述AlN层进行刻蚀，使得所述势垒层表面的部分区域裸露，形成p-GaN帽层区窗口；
在所述AlN层背离所述注入阻挡层的表面和所述p-GaN帽层区窗口外延生长p-GaN材料层，对所述p-GaN帽层区窗口以外区域的所述p-GaN材料层和所述AlN层以及所述注入阻挡层进行刻蚀，形成p-GaN帽层。


2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，对所述p-GaN帽层区窗口以外区域的所述p-GaN材料层和所述AlN层以及所述注入阻挡层进行刻蚀的步骤中，采用干法刻蚀去除所述p-GaN帽层区窗口以外区域的所述p-GaN材料层和所述AlN层，然后采用湿法刻蚀去除所述p-GaN帽层区窗口以外区域的所述注入阻挡层；和/或
对部分所述注入阻挡层和所述AlN层进行刻蚀的步骤中，采用干法刻蚀去除所述p-GaN帽层区窗口内的所述AlN层，然后采用湿法刻蚀去除所述p-GaN帽层区窗口内的所述注入阻挡层。


3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述干法刻蚀采用感应耦合等离子体；和/或
所述湿法刻蚀采用缓冲氧化物。


4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述注入阻挡层为SiO2层...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈建国，罗剑生，
申请(专利权)人：深圳方正微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44