一种高可靠性低接触电阻型GaN基器件及其制作方法技术

本发明专利技术提供一种高可靠性低接触电阻型GaN基HEMT器件及其制作方法。所述方法包括在包括衬底层、成核层、缓冲层、沟道区、插入层、势垒层和GaN帽层的外延基片上沉积氧化硅掩膜；在氧化硅掩膜上沉积氧化铝掩膜；在氧化铝表面光刻出源漏电极区域并刻蚀出向下延伸至沟道区的凹槽；利用湿法工艺在氧化铝/氧化硅掩膜边缘制作出undercut结构；在凹槽中生长重掺杂的n

【技术实现步骤摘要】
一种高可靠性低接触电阻型GaN基器件及其制作方法


[0001]本专利技术属于微电子
，涉及一种高可靠性低接触电阻型GaN基器件及其制作方法。

技术介绍

[0002]GaN由于其优异的材料特性，如高迁移率，高击穿电场，高电子饱和速率等，在毫米波以及太赫兹放大器领域显示出极大的应用潜能。自从氮化镓基HEMTs器件第一次被报道至今，材料和器件工艺不断成熟，为了实现更高的工作频率和工作效率，GaN基毫米波器件源漏间距不断缩小，器件的寄生电阻尤其是欧姆接触电阻的影响也日益明显。高温合金化欧姆接触方法逐渐不能满足GaN基毫米波器件的发展需求。欧姆再生长工艺由于其能够实现更低的欧姆接触电阻，更小的源漏间距，近年来受到广泛关注。
[0003]目前报道的欧姆再生长技术的实现主要有两种途径：一种是利用氧化硅作为二次外延的掩膜，在源电极和漏电极区域刻蚀出延申至沟道区的凹槽，然后利用分子束外延(molecular beam epitaxy，MBE)或MOCVD(Metal
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高可靠性低接触电阻型GaN基HEMT器件的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：选取衬底层(1)；在衬底层(1)上从下至上依次生长成核层(2)、缓冲层(3)、GaN沟道层(4)、AlN插入层(5)、势垒层(7)和GaN帽层(8)；在所述GaN帽层(8)上生长SiO2掩膜层(13)；在所述SiO2掩膜层(13)上生长上层掩膜层(14)，所述上层掩膜层(14)的材料包括Al2O3或者SiN；在所述上层掩膜层(14)上光刻出源电极图形区域和漏电极图形区域；去除所述源电极图形区域和所述漏电极图形区域的部分所述GaN沟道层(4)、所述AlN插入层(5)、所述势垒层(7)、所述GaN帽层(8)、所述SiO2掩膜层(13)和所述Al2O3掩膜层，以形成源电极区域和漏电极区域，其中，所述GaN沟道层(4)的第二表面(42)至所述GaN沟道层(4)底面的厚度小于所述GaN沟道层(4)的第一表面(41)至所述GaN沟道层(4)底面的厚度；利用湿法腐蚀方法对所述SiO2掩膜层(13)和所述上层掩膜层(14)进行横向湿法腐蚀，使所述GaN帽层(8)上的所述SiO2掩膜层(13)的长度小于所述上层掩膜层(14)，所述上层掩膜层(14)的长度小于所述GaN帽层(8)；在所述源电极区域和所述漏电极区域的所述GaN沟道层(4)的第二表面(42)和暴露的所述GaN帽层(8)上外延掺杂层(6)，所述掺杂层(6)为n
+
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GaN层或者n
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InGaN层；去除剩余的所述SiO2掩膜层(13)、所述上层掩膜层(14)和所述上层掩膜层(14)上的所述掺杂层(6)；在所述掺杂层(6)上制备源电极(9)和漏电极(10)；去除无源区的部分所述GaN沟道层(4)、所述AlN插入层(5)、所述势垒层(7)和所述GaN帽层(8)，以暴露所述GaN沟道层(4)的所述第三表面(43)，所述GaN沟道层(4)的第三表面(43)至所述GaN沟道层(4)底面的厚度小于所述GaN沟道层(4)的第二表面(42)至所述GaN沟道层(4)底面的厚度，其中，所述第一表面(41)位于所述第二表面(42)之间，所述第二表面(42)位于所述第三表面(43)之间，所述第三表面(43)位于所述GaN沟道层(4)的两端；在所述GaN帽层(8)和部分所述掺杂层(6)上制备钝化层(11)；在贯通所述钝化层(11)至所述GaN帽层(8)表面的凹槽区域中制备栅电极(12)，所述栅电极(12)位于所述源电极(9)和所述漏电极(10)之间。2.根据权利要求1所述的高可靠性低接触电阻型GaN基HEMT器件的制备方法，其特征在于，在衬底层(1)上从下至上依次生长成核层(2)、缓冲层(3)、GaN沟道层(4)、AlN插入层(5)、势垒层(7)和GaN帽层(8)，包括：利用MOCVD工艺在衬底层(1)上从下至上依次生长成核层(2)、缓冲层(3)、GaN沟道层(4)、AlN插入层(5)、势垒层(7)和GaN帽层(8)。3.根据权利要求1所述的高可靠性低接触电阻型GaN基HEMT器件的制备方法，其特征在于，去除所述源电极图形区域和所述漏电极图形区域的部分所述GaN沟道层(4)、所述AlN插入层(5)、所述势垒层(7)、所述GaN帽层(8)、所述SiO2掩膜层(13)和所述上层掩膜层(14)，以形成源电极区域和漏电极区域，包括：去除所述源电极图形区域和所述漏电极图形区域对应的所述SiO2掩膜层(13)和所述上
层掩膜层(14)；利用Cl基干法刻蚀去除所述源电极图形区域和所述漏电极图形区域对应的部分所述GaN沟道层(4)、所述AlN插入层(5)、所述势垒层(7)和所述GaN帽层(8)，以形成所述源电极区域和所述漏电极区域。4.根据权利要求1所述的高可靠性低接触电阻型GaN基HEMT器件的制备方法，其特征在于，在所述源电极区域和所述漏电极区域的所述GaN沟道层(4)的第二表面(42)和暴露的所述GaN帽层(8)上外延掺杂层(6)之前，还包括：对已经制备的衬底层(1)、成核层(2)、缓冲层(3)、GaN沟道层(4)、AlN插入层(5)、势垒层(7)和GaN帽...

【专利技术属性】
技术研发人员：祝杰杰，马晓华，郭静姝，赵旭，徐佳豪，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：