一种GaNHEMT器件阶梯场板的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种GaN HEMT器件阶梯场板的制备方法，属于GaN HEMT器件结构技术领域，包括以下过程：在源极/漏极/栅极制备完成的P

【技术实现步骤摘要】
一种GaN HEMT器件阶梯场板的制备方法


[0001]本专利技术属于GaN HEMT器件结构
，尤其涉及一种GaN HEMT器件阶梯场板的制备方法。

技术介绍

[0002]GaN HEMT凭借其高电子迁移率、高二维电子气浓度和高击穿电压等特性，在高频、高温和高功率密度领域有着广泛的应用。AlGaN/GaN HEMT工作在高频高压状态下，需要承受极高的漏极电压，电力线会在器件的栅极或漏极集聚，产生电场峰值。当电场峰值高于临界击穿电场时，会发生雪崩电离，导致器件击穿。因此需要通过设计器件的结构，优化电场的分布，从而提高器件击穿电压。
[0003]目前场板技术广泛应用于HEMT器件中。场板技术通过缓解原有的电场峰值并引入新的电场峰值，优化了GaN HEMT器件的电场分布，可以显著提高器件的击穿电压。但是，专利技术人认为，由于制作工艺难度的限制，通常形成的场板与GaN器件表面是平行的，这种场板虽然可以优化减小靠近栅极4一侧的电场尖峰，但场板本身靠近漏极3一侧的终端往往会形成一个新的峰值电场。为此，需要设计出一种GaN HEMT器件阶梯场板的制备方法。
[0004]需要说明的是，在上述
技术介绍
部分公开的信息仅用于加强理解本公开的背景，并且因此可以包括不构成现有技术的信息。

技术实现思路

[0005]专利技术人通过研究发现，与GaN器件表面平行的场板,虽然可以优化减小靠近栅极一侧的电场尖峰，但场板本身靠近漏极一侧的终端往往会形成一个新的峰值电场，影响沟道处电场的均匀程度。
[0006]鉴于以上技术问题中的至少一项，本公开提供了一种GaN HEMT器件阶梯场板的制备方法，具体技术方案如下：
[0007]一种GaN HEMT器件阶梯场板的制备方法，包括以下过程：第一步，在源极/漏极/栅极制备完成的P
‑
GaN晶圆上沉积SiN钝化层；第二步，在SiN钝化层上涂布一层BCB光刻胶，经曝光，显影，固化，刻蚀后完成BCB钝化层；第三步，在BCB钝化层上均匀涂布三层对显影液敏感度不同的电子束光刻胶，三层电子束光刻胶对显影液敏感度自下至上逐层升高，电子束光刻后形成阶梯图形，利用镀或蒸镀工艺完成场板表面金属沉积；第四步，用剥离液去除光刻胶，完成阶梯场板的制备。
[0008]在本公开的一些实施例中，所述第一步为采用HDPCVD工艺沉积SiN钝化层，SiN钝化层为200nm～400nm厚的SiN钝化膜，其中，SiH4的流量为30～50sccm，NH3的流量为5
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20sccm，反应室压力为0.5～3Pa，射频功率为30～50W，钝化材料是Si3N4。
[0009]在本公开的一些实施例中，所述第二步为在基板上涂增粘剂后，以低转速500～800r/min，15～20S，高转速2 000～3000r/min，50～60S进行BCB胶的旋涂，得到的BCB胶涂层，BCB胶涂层固化完成后，通过光刻，得到厚度约为2～3um胶膜，然后将O2和SF6按体积比9：
1，在温度20～40℃的条件下混合的等离子气体进行干法刻蚀，得到厚度50nm～100nm的BCB钝化层。
[0010]在本公开的一些实施例中，所述第三步中三层电子束光刻胶的涂布方法为先涂最底层光刻胶，经烘烤后，涂布第二层光刻胶，再经烘烤后，涂布第三层光刻胶，再次进行烘烤，之后进行电子束曝光、显影，完成阶梯图形的结构。
[0011]在本公开的一些实施例中，所述第三步中，阶梯场板的材质为金属和/或金属化合物，金属为金、铂、镍、钛、铝、钯、钽、钨中的一种或多种，金属化合物为氮化钛、氮化钽中的一种或多种。
[0012]在本公开的一些实施例中，所述第四步中，在湿法剥离机台中完成除胶。
[0013]在本公开的一些实施例中，所述第四步中的剥离液为丙酮、N
‑
甲基吡咯烷酮、异丙醇或高纯去离子水。
[0014]相比较现有技术而言，本专利技术具有以下有益效果：
[0015]1.本技术方案采用高致密度的SiN钝化层，相比于传统的PECVD工艺，HDPCVD工艺淀积的钝化层具有更高的致密度，能更有效地抑制表面态对电子的俘获，大幅降低电流崩塌作用，配合苯并环丁烯具有低的介电常数，出色的热学、化学和力学稳定性，可大幅提高GaN HEMT器件击穿电压，使沟道处的电场趋于均匀，提高GaN HEMT器件的可靠性；
[0016]2.在BCB钝化层上均匀涂布三层对显影液敏感度不同的电子束光刻胶，利用不同电子束光刻胶对同一显影液的不同显影效果，实现一次曝光一次显影，减少制作流程。
附图说明
[0017]图1为本专利技术的制备方法的流程图；
[0018]图2为PECVD工艺SiN钝化下GaN HEMT的电流崩塌特性；
[0019]图3为HDPCVD工艺SiN钝化下GaN HEMT的电流崩塌特性；
[0020]图4为P
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GaN晶圆的示意图；
[0021]图5为刻蚀后完成的BCB钝化层的示意图；
[0022]图6为涂布三层电子束光刻胶的示意图；
[0023]图7为电子束光刻后形成阶梯图形的示意图；
[0024]图8为完成场板表面金属沉积的示意图；
[0025]图9为去除光刻胶后的阶梯场板的示意图。
[0026]图中标号说明：1、基板；2、源极；3、漏极；4、栅极；5、SiN钝化层；6、BCB钝化层；71、第一层电子束光刻胶；72、第二层电子束光刻胶；73、第三层电子束光刻胶；8、阶梯场板图形；9、阶梯场板。
具体实施方式：
[0027]为了更好地了解本专利技术的目的、结构及功能，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。
[0028]本文中为部件所编序号本身，仅用于区分所表述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本公开中所说“连接”，如无特殊具体说明，均包括直接和间接的“连接”。在本申请
的描述中，需要理解的是，方位术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简要描述，而不是指示或暗示所指的装置或单元必须具有特定的方位、以特定的方位构成和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
[0029]如附图部分的图1至图9所示，设计出一种GaN HEMT器件阶梯场板的制备方法，其特征在于，包括以下过程：第一步，在源极2/漏极3/栅极4制备完成的P
‑
GaN晶圆上沉积一层SiN钝化层5；第二步，在SiN钝化层5上涂布一层BCB光刻胶，经曝光，显影，固化，刻蚀后完成BCB钝化层6；第三步，在BCB钝化层6上均匀涂布三层对显影液敏感度不同的电子束光刻胶，三层电子束光刻胶对显影液敏感度自下至上逐层升高，电子束光刻后形成阶梯场板图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种GaN HEMT器件阶梯场板的制备方法，其特征在于，包括以下过程：第一步，在源极(2)/漏极(3)/栅极(4)制备完成的P
‑
GaN晶圆上沉积一层SiN钝化层(5)；第二步，在SiN钝化层(5)上涂布一层BCB光刻胶，经曝光，显影，固化，刻蚀后完成BCB钝化层(6)；第三步，在BCB钝化层(6)上均匀涂布三层对显影液敏感度不同的电子束光刻胶，三层电子束光刻胶对显影液敏感度自下至上逐层升高，电子束光刻后形成阶梯场板图形(8)，利用镀或蒸镀工艺完成场板表面金属沉积；第四步，用剥离液去除光刻胶，完成阶梯场板(9)的制备。2.根据权利要求1所述的GaN HEMT器件阶梯场板的制备方法，其特征在于，所述第一步为采用HDPCVD工艺沉积SiN钝化层(5)，SiN钝化层(5)为200nm～400nm厚的SiN钝化膜，其中，SiH4的流量为30～50sccm，NH3的流量为5
‑
20sccm，反应室压力为0.5～3Pa，射频功率为30～50W，钝化材料是Si3N4。3.根据权利要求1所述的GaN HEMT器件阶梯场板的制备方法，其特征在于，所述第二步为在基板(1)上涂增粘剂后，以低转速500～800r/min，15～2...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈付磊，
申请(专利权)人：江苏镓宏半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：