常关型氮化镓元件的制造方法技术

本发明专利技术提供一种常关型氮化镓元件的制造方法，包括于基板上形成信道层，于所述信道层上形成阻挡层，于所述阻挡层上形成氮化镓层。所述氮化镓层具有一预设区域，其中所述氮化镓层的材料为P型氮化镓或未掺杂氮化镓。然后，根据氮化镓层的材料种类，利用选择性离子注入，使所述预设区域内的氮化镓层为P型氮化镓层，且所述预设区域以外的氮化镓层为N型氮化镓层、隔离区或未掺杂氮化镓层。隔离区或未掺杂氮化镓层。隔离区或未掺杂氮化镓层。

【技术实现步骤摘要】
常关型氮化镓元件的制造方法


[0001]本专利技术涉及一种常关型(或称E
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mode)氮化镓元件技术，且涉及一种常关型氮化镓元件的制造方法。

技术介绍

[0002]近年来，以III
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V族化合物半导体为基础的高电子迁移率晶体管(HEMT)元件因为其低阻值、高崩溃电压以及快速开关切换频率等特性，在高功率电子元件领域被广泛地应用。一般来说，HEMT元件可分为常开型晶体管元件以及常关型晶体管元件。
[0003]常开型晶体管元件要关断元件必须加负偏压，因此会增加栅极驱动设计的复杂性，而且容易发生误导通，而冲击电路稳定性和安全性。因此，常关型HEMT元件目前受到业界相当大的关注。
[0004]近来，P型氮化镓(P
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GaN)常关型HEMT元件已成为各方研究的重点。这种氮化镓元件的制造流程一般是在AlGaN阻挡层上利用金属有机化学气相沉淀(MOCVD)外延成长P
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GaN层，再利用蚀刻的方式移除栅极区域以外的P
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GaN层。
[0005]然而，因为P
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GaN层是一种不易蚀刻的材料，所以在利用蚀刻的方式移除P
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GaN层的过程，很难控制蚀刻参数，且容易使AlGaN阻挡层受到损害，导致二维电子气(2DEG)受到影响。

技术实现思路

[0006]本专利技术是针对一种常关型氮化镓元件的制造方法，不需要蚀刻移除部分P
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GaN层的步骤，即可在预设区域内形成P
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GaN层，并由此防止阻挡层表面受到损害。
[0007]本专利技术的一种常关型氮化镓元件的制造方法，包括于基板上形成信道层，于所述信道层上形成阻挡层，于所述阻挡层上形成氮化镓层，其中所述氮化镓层的材料为P型氮化镓(P
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GaN)或未掺杂氮化镓(undoped GaN，又称u
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GaN)。所述氮化镓层具有一预设区域。然后，根据氮化镓层的材料种类，利用选择性离子注入，使所述预设区域内的氮化镓层为P型氮化镓，且所述预设区域以外的氮化镓层为N型氮化镓层、隔离区或未掺杂氮化镓层。
[0008]在本专利技术的一实施例中，上述氮化镓层的材料为P型氮化镓，则对预设区域以外的氮化镓层进行选择性离子注入，并且所述选择性离子注入使用的掺质包括硫(S)、硅(Si)、硒(Ce)、碲(Te)或氧(O)，以使所述预设区域以外的氮化镓层变成所述N型氮化镓层。
[0009]在本专利技术的一实施例中，上述氮化镓层的材料为P型氮化镓，则对预设区域以外的氮化镓层进行选择性离子注入，并且所述选择性离子注入使用的掺质包括氢(H)、氦(He)、铁(Fe)、氮(N2)或氩(Ar)，以使所述预设区域以外的氮化镓层变成所述隔离区。
[0010]在本专利技术的一实施例中，上述氮化镓层的材料为未掺杂氮化镓，则对预设区域的氮化镓层进行选择性离子注入，并且所述选择性离子注入使用的掺质包括镁(Mg)、碳(C)、铍(Be)或钙(Ca)，以使所述预设区域内的氮化镓层变成P型氮化镓层。
[0011]本专利技术的另一种常关型氮化镓元件的制造方法，包括于基板上形成信道层，于所
述信道层上形成阻挡层，于所述阻挡层上形成P型氮化镓层，所述P型氮化镓层具有一预设区域。然后，对所述预设区域以外的P型氮化镓层进行选择性离子注入，使其转变成N型氮化镓层或隔离区。
[0012]在本专利技术的另一实施例中，上述选择性离子注入所使用的掺质包括硫(S)、硅(Si)、硒(Ce)、碲(Te)或氧(O)，以使所述预设区域以外的所述P型氮化镓层变成N型氮化镓层。
[0013]在本专利技术的另一实施例中，上述选择性离子注入所使用的掺质包括氢(H)、氦(He)、铁(Fe)、氮(N2)或氩(Ar)，以使所述预设区域以外的所述P型氮化镓层变成隔离区。
[0014]本专利技术的再一种常关型氮化镓元件的制造方法，包括于基板上形成信道层，于所述信道层上形成阻挡层，于所述阻挡层上形成未掺杂氮化镓层，所述未掺杂氮化镓层具有一预设区域。然后，对预设区域内的未掺杂氮化镓层进行选择性离子注入，使所述预设区域内的所述未掺杂氮化镓层变成P型氮化镓层。
[0015]在本专利技术的再一实施例中，上述选择性离子注入所使用的掺质包括镁(Mg)、碳(C)、铍(Be)或钙(Ca)。
[0016]在本专利技术的再一实施例中，上述未掺杂氮化镓层还包括常开型氮化镓元件区，且所述制造方法还包括：形成多个源极/漏极电极，穿过上述未掺杂氮化镓层与上述阻挡层并与上述信道层接触，其中一个源极/漏极电极同时作为常关型氮化镓元件与常开型氮化镓元件的源极/漏极。然后，在上述P型氮化镓层上形成第一栅极电极，并在所述常开型氮化镓元件区形成第二栅极电极，所述第二栅极电极穿过上述未掺杂氮化镓层并与上述阻挡层接触。
[0017]基于上述，根据本专利技术的制造方法，不需要对P型氮化镓层进行蚀刻，而是改用选择性离子注入，按照外延成长的氮化镓层的材料的导电型态，选择适合的掺质，使预设区域内的氮化镓层维持在P型或者转变为P型，而在预设区域以外的氮化镓层维持在未掺杂的状态或者转变为N型，甚至是变成几乎不导电的隔离区。因此，本专利技术的制造方法不含蚀刻移除P
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GaN层的步骤，进而能避免阻挡层表面受到损害。
[0018]为让本专利技术的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例详细说明如下。
附图说明
[0019]图1是依照本专利技术的第一实施例的一种常关型氮化镓元件的制造流程步骤图。
[0020]图2A至图2E是依照本专利技术的第二实施例的一种常关型氮化镓元件的制造流程剖面示意图。
[0021]图3A至图3E是依照本专利技术的第三实施例的一种常关型氮化镓元件的制造流程剖面示意图。
[0022]图4是第三实施例的一种常关型氮化镓元件结合常开型氮化镓元件的剖面示意图。
[0023]附图标记说明
[0024]200:基板
[0025]202:信道层
[0026]204:阻挡层
[0027]206、308:P型氮化镓层
[0028]208、208a、302、302a:掩膜层
[0029]210、304:光刻胶层
[0030]212、306:离子注入
[0031]214a:N型氮化镓层
[0032]214b:隔离区
[0033]216:源极电极
[0034]218:漏极电极
[0035]220:栅极电极
[0036]300:未掺杂氮化镓层
[0037]2DEG:二维电子气
[0038]G1:第一栅极电极
[0039]G2:第二栅极电极
[0040]R1:预设区域
[0041]R2:常开型氮化镓元件区
[0042]S100、S102、S104、S106、S108、S110:步骤
[0043]S/D:源极/漏极电极...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种常关型氮化镓元件的制造方法，其特征在于，包括：于基板上形成信道层；于所述信道层上形成阻挡层；于所述阻挡层上形成氮化镓层，所述氮化镓层具有一预设区域，其中所述氮化镓层的材料为P型氮化镓或未掺杂氮化镓；以及利用选择性离子注入，使所述预设区域内的所述氮化镓层为P型氮化镓层，且所述预设区域以外的所述氮化镓层成为N型氮化镓层、隔离区或未掺杂氮化镓层。2.根据权利要求1所述的常关型氮化镓元件的制造方法，其特征在于，所述氮化镓层的材料为P型氮化镓，则对所述预设区域以外的所述氮化镓层进行所述选择性离子注入，并且所述选择性离子注入使用的掺质包括硫、硅、硒、碲或氧，以使所述预设区域以外的所述氮化镓层变成所述N型氮化镓层。3.根据权利要求1所述的常关型氮化镓元件的制造方法，其特征在于，所述氮化镓层的材料为P型氮化镓，则对所述预设区域以外的所述氮化镓层进行所述选择性离子注入，并且所述选择性离子注入所使用的掺质包括氢、氦、铁、氮或氩，以使所述预设区域以外的所述氮化镓层变成所述隔离区。4.根据权利要求1所述的常关型氮化镓元件的制造方法，其特征在于，所述氮化镓层的材料为未掺杂氮化镓，则对所述预设区域的所述氮化镓层进行所述选择性离子注入，并且所述选择性离子注入所使用的掺质包括镁、碳、铍或钙，以使所述预设区域内的所述氮化镓层变成所述P型氮化镓层。5.一种常关型氮化镓元件的制造方法，其特征在于，包括：于基板上形成信道层；于所述信道层上形成阻挡层；于所述阻挡层上形成P型氮化镓层，所述P型氮化镓层具有一预设区域；以及对所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：温文莹，
申请(专利权)人：新唐科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：