氮化镓基器件及其制造方法技术

本发明专利技术提供了一种氮化镓基器件及其制造方法，能通过掺杂离子破坏缓冲层的晶格，以有效提高缓冲层的电阻率，进而有利于减小关态漏电，提高缓冲层耐压。同时，由于高阻缓冲层的表层（即表面薄层）晶格损伤被修复而形成晶格损伤修复层，因此在高阻缓冲层上方外延生长氮化镓基沟道层、势垒层等有源层时，可以利用晶格损伤修复层来避免晶格缺陷随着这些有源层的生长而往上延伸，进而可以降低这些有源层中的晶格缺陷，提高这些有源层的膜层质量，最终提高了器件性能。

【技术实现步骤摘要】
氮化镓基器件及其制造方法
本专利技术涉及半导体器件制造
，特别涉及一种氮化镓基器件及其制造方法。
技术介绍
氮化镓基高电子迁移率晶体管（GaNHEMT），由于其宽禁带、高二维电子气、高迁移率等优秀特性，在高电压、高功率、高频率等领域均有着广泛应用。缓冲层漏电是HEMT器件制备过程中的主要难题。缓冲层漏电会减弱器件的关断性能，同时还会增加发热，影响可靠性和使用寿命；所以生长高质量的高阻缓冲层是GaN基HEMT器件的关键技术。现有技术中，一般采用金属有机化学沉积（MOCVD）方法来外延生长缓冲层，但是MOCVD的方法生长出来的缓冲层具有较高的背景载流子浓度（一般为10E17cm-3左右），所以通常会在缓冲层外延生长过程中引入缺陷、杂质元素（并入浓度较高）或者超晶格结构等，来降低缓冲层的背景载流子浓度。然而这些外延生长缓冲层的技术，会大大降低缓冲层上方有源层的外延质量，进而影响GaN基HEMT器件的性能。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种氮化镓基器件及其制造方法，能够在改善缓冲层漏电的基础上，进一步改善缓冲层上方有源层的外延质量，以提高器件性能。为解决上述技术问题，本专利技术提供一种氮化镓基器件的制造方法，包括以下步骤：提供一衬底，在所述衬底依次上生长过渡层和缓冲层；对所述缓冲层进行离子注入，以破坏缓冲层内的晶格，形成高阻缓冲层；对所述高阻缓冲层进行表面激光退火，以在所述高阻缓冲层表面上形成晶格损伤修复层；在所述晶格损伤修复层上继续生长氮化镓基沟道层及势垒层；在所述晶格损伤修复层上继续生长氮化镓基沟道层及势垒层。基于同一专利技术构思，本专利技术还提供一种氮化镓基器件，其包括：衬底；过渡层，形成在所述衬底上；高阻缓冲层，所述高阻缓冲层形成在所述过渡层上且包括被掺杂离子破坏晶格的缓冲层；晶格损伤修复层，形成在所述高阻缓冲层的表面上；氮化镓基沟道层，形成在所述晶格损伤修复层上；势垒层，形成在所述氮化镓基沟道层上。与现有技术相比，本专利技术的技术方案至少具有以下有益效果之一：1、通过掺杂离子破坏缓冲层的晶格，以有效提高缓冲层的电阻率，进而有利于减小关态漏电，提高缓冲层耐压。2、同时由于高阻缓冲层的表层（即表面薄层）晶格损伤被修复而形成晶格损伤修复层，因此在高阻缓冲层上方外延生长氮化镓基沟道层、势垒层等有源层时，可以避免晶格缺陷随着这些有源层的生长而往上延伸，进而可以降低这些有源层中的晶格缺陷，提高这些有源层的膜层质量，最终提高了器件性能。附图说明图1是本专利技术一实施例的氮化镓基器件的制造方法流程图。图2至图5是本专利技术一实施例的氮化镓基器件的制造方法中的器件结构剖面示意图。具体实施方式在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本专利技术更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本专利技术可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本专利技术发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。应当理解的是，本专利技术能够以不同形式实施，而不应当解释为局限于这里提出的实施例。相反地，提供这些实施例将使公开彻底和完全，并且将本专利技术的范围完全地传递给本领域技术人员。在附图中，为了清楚，层和区的尺寸以及相对尺寸可能被夸大。自始至终相同附图标记表示相同的元件。应当明白，当元件或层被称为"在…上"、"连接到"其它元件或层时，其可以直接地在其它元件或层上、连接其它元件或层，或者可以存在居间的元件或层。相反，当元件被称为"直接在…上"、"直接连接到"其它元件或层时，则不存在居间的元件或层。尽管可使用术语第一、第二、第三等描述各种元件、部件、区、层和/或部分，这些元件、部件、区、层和/或部分不应当被这些术语限制。这些术语仅仅用来区分一个元件、部件、区、层或部分与另一个元件、部件、区、层或部分。因此，在不脱离本专利技术教导之下，下面讨论的第一元件、部件、区、层或部分可表示为第二元件、部件、区、层或部分。空间关系术语例如“在……之下”、“在下面”、“下面的”、“在……之上”、“在上面”、“上面的”等，在这里可为了方便描述而被使用从而描述图中所示的一个元件或特征与其它元件或特征的关系。应当明白，除了图中所示的取向以外，空间关系术语意图还包括使用和操作中的器件的不同取向。例如，如果附图中的器件翻转，然后，描述为“在……之下”、“在下面”、“下面的”元件或特征将取向为在其它元件或特征“上”。器件可以另外地取向(旋转90度或其它取向)并且在此使用的空间描述语相应地被解释。在此使用的术语的目的仅在于描述具体实施例并且不作为本专利技术的限制。在此使用时，单数形式的"一"、"一个"和"所述/该"也意图包括复数形式，除非上下文清楚的指出另外的方式。还应明白术语“包括”用于确定可以特征、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或更多其它的特征、步骤、操作、元件、部件和/或组的存在或添加。在此使用时，术语"和/或"包括相关所列项目的任何及所有组合。以下结合附图和具体实施例对本专利技术提出的技术方案作进一步详细说明。根据下面说明，本专利技术的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本专利技术实施例的目的。请参考图1，本专利技术一实施例提供一种氮化镓基器件的制造方法，其包括以下：S1，提供一衬底，在所述衬底依次上生长过渡层和缓冲层；S2，对所述缓冲层进行离子注入，以破坏缓冲层内的晶格，形成高阻缓冲层；S3，对所述高阻缓冲层进行表面激光退火，以在所述高阻缓冲层表面上形成晶格损伤修复层；S4，在所述晶格损伤修复层上继续生长氮化镓基沟道层及势垒层。请参考图2，在步骤S1中，首先，提供衬底100，所述衬底100可以是本领域技术人员所熟知的任意合适的衬底材料，所述衬底100的材料例如是蓝宝石(α-Al2O3)、氮化镓(GaN)、砷化镓(GaAs)、硅(Si)、碳化硅(SiC)、氮化铝(AlN)或磷化铟(InP)等，然后可以采用金属有机化学气相沉积（MOCVD）等合适的外延生长工艺在衬底100上依次形成过渡层101和氮化镓（GaN）基缓冲层102。其中，过渡层101和缓冲层102共同用于释放界面应力、降低缺陷密度、提高后续氮化镓基沟道层、势垒层等有源层的膜层质量，并降低器件的静态电流泄漏，改善器件性能。过渡层101可以为AlGaN或AIN单层膜，也可以是多层膜层叠的复合结构，多层膜可以是多层不同Al组分的AlxGa（1-x）N，其中x为摩尔含量且越靠近缓冲层102越低。过渡层101的厚度H1可以是1μm～3μm，例如是2μm。缓冲层102的厚度H2通常在微米级，可以是1μm～3μm，例如是2μm，其可以是单层膜，也可以是多层膜层叠的复合结构，其包括但不限于AlN层、SiC层、GaN层、AlGaN（铝镓氮）层、Al组分渐变的多层AlxGa（1-x）N中的至少一种，其中x为摩本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种氮化镓基器件的制造方法，其特征在于，包括：/n提供一衬底，在所述衬底依次上生长过渡层和缓冲层；/n对所述缓冲层进行离子注入，以破坏缓冲层内的晶格，形成高阻缓冲层；/n对所述高阻缓冲层进行表面激光退火，以在所述高阻缓冲层表面上形成晶格损伤修复层；/n在所述晶格损伤修复层上继续生长氮化镓基沟道层及势垒层。/n

【技术特征摘要】
1.一种氮化镓基器件的制造方法，其特征在于，包括：
提供一衬底，在所述衬底依次上生长过渡层和缓冲层；
对所述缓冲层进行离子注入，以破坏缓冲层内的晶格，形成高阻缓冲层；
对所述高阻缓冲层进行表面激光退火，以在所述高阻缓冲层表面上形成晶格损伤修复层；
在所述晶格损伤修复层上继续生长氮化镓基沟道层及势垒层。


2.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述离子注入所使用的离子包括氢离子、氦离子、氮离子、氟离子、氧离子、镁离子和硼离子中的至少一种。


3.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，采用单能量注入或多能量注入的方式实现所述离子注入，且所述离子注入所使用的能量为10KeV～600KeV。


4.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，采用多次注入的方式实现所述离子注入，且注入能量随着注入次数的增加逐渐增大，注入剂量随着注入次数的增加先减小后增大。


5.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述离子注入所使用的注入剂量为1E12cm-2~1E14cm-2；和/或，所述高阻缓冲层中均匀掺杂所...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡俊杰，
申请(专利权)人：中芯集成电路制造绍兴有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33