本发明专利技术公开了一种提高GaN?HEMT栅槽刻蚀可重复性的方法，该方法包括：增大ICP托盘内径尺寸；提高ICP托盘高度；以及将待刻蚀的GaN外延片粘附于载片之上再进行栅槽刻蚀。本发明专利技术通过增大ICP等离子体刻蚀机反应腔体内的等离子体分布体积，降低等离子体密度，缩短等离子体加速距离，达到消除GaN外延片厚度对栅槽刻蚀的影响，降低GaNHEMT栅槽刻蚀过程中的等离子体轰击损伤，提高器件直流和高频特性。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及半导体器件
，尤其涉及。
技术介绍
GaN HEMT作为宽禁带化合物半导体材料器件，具有输出功率高、耐高温的特点，具有广泛的应用前景。栅槽刻蚀技术，作为提高GaN HEMT器件跨导，提升功率输出的一种有效手段，已被广泛应用于GaN HEMT器件生产工艺流程中。但由于需要刻蚀掉的GaN帽层很薄，同时二维电子气也很容易被刻蚀所破坏，这就要求栅槽刻蚀具有浅距离、低损伤的特点，同时还要求很好的均勻性和可重复性。GaN HEMT器件栅槽刻蚀过程对刻蚀条件十分敏感，GaN外延片的厚度会影响到外延片与ICP腔体上极板之间的距离，进而影响栅槽刻蚀速率。因此同一 GaN外延片上不同区域厚度的变化会造成栅槽刻蚀深度的不均勻，而不同批次的GaN外延片的厚度变化会造成栅槽刻蚀的不重复。这就需要在刻蚀过程中尽量降低GaN外延片厚度对栅槽刻蚀速率的影响。由于随着栅槽刻蚀深度的增加，GaN HEMT器件的源漏电流会下降。通常为检测栅槽刻蚀深度，需要进行低速刻蚀，并在刻蚀过程中不时中断，从腔体中取出GaN外延片，对 GaN HEMT器件的源漏电流下降程度进行测量。但GaN HEMT器件的源漏电流下降也可能是由刻蚀对沟道层的损伤所引起，因此需要在栅槽刻蚀过程中尽量降低刻蚀损伤。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题有鉴于此，本专利技术的主要目的在于提供，以达到提高刻蚀可重复性，同时降低刻蚀损伤的目的。( 二 )技术方案为达到上述目的，本专利技术提供了，该方法包括增大ICP托盘内径尺寸；提高ICP托盘高度；以及将待刻蚀的GaN外延片粘附于载片之上再进行栅槽刻蚀。上述方案中，所述ICP托盘选用石英或蓝宝石材质制作而成。上述方案中，所述增大ICP托盘内径尺寸，是将ICP托盘内径由2时增大至4时， 以降低刻蚀气体等离子体分布体积。上述方案中，所述提高ICP托盘高度，是将ICP托盘的高度由0.35时提高至 400 μ m,以缩短刻蚀气体等离子体加速距离，同时消除GaN外延片厚度对刻蚀的影响。上述方案中，所述将待刻蚀的GaN外延片粘附于载片之上，是通过在GaN外延片下粘附载片，防止等离子体湮没，同时缩短刻蚀气体等离子体加速距离。上述方案中，所述载片选用Si、SiO2或石英制作而成。(三)有益效果本专利技术提供的这种提高GaN HEMT栅槽刻蚀可重复性的方法，通过增大ICP等离子体刻蚀机反应腔体内的等离子体分布体积，降低等离子体密度，缩短等离子体加速距离，达到了提高刻蚀可重复性，同时降低刻蚀损伤的目的，并且消除了 GaN外延片厚度对栅槽刻蚀的影响，降低了 GaNHEMT栅槽刻蚀过程中的等离子体轰击损伤，提高了器件直流和高频特性。附图说明图1是本专利技术提供的提高GaN HEMT栅槽刻蚀可重复性的方法流程图；图2是现有技术中对GaN HEMT栅槽进行刻蚀的示意图；图3是利用本专利技术对GaN HEMT栅槽进行刻蚀的示意图；图4是采用传统ICP托盘刻蚀前后GaN HEMT器件源漏电流对比图；图5是采用新型ICP托盘刻蚀前后GaN HEMT器件源漏电流对比图。具体实施例方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本专利技术进一步详细说明。本专利技术针对传统GaN HEMT栅槽刻蚀过程中出现的刻蚀损伤和不均勻不重复状况， 采用一种新型的ICP托盘，达到降低刻蚀损伤，提高刻蚀均勻性重复性的目的。如图1所示，图1是本专利技术提供的提高GaN HEMT栅槽刻蚀可重复性的方法流程图， 该方法包括步骤1 增大ICP托盘内径尺寸；步骤2 提高ICP托盘高度；步骤3 将待刻蚀的GaN外延片粘附于载片之上再进行栅槽刻蚀。其中，增大ICP托盘内径尺寸，是将ICP托盘内径由2时增大至4时，以降低刻蚀气体等离子体分布体积。所述ICP托盘选用石英或蓝宝石材质制作而成。ICP托盘的内径尺寸直接决定了 ICP腔体内刻蚀气体等离子体的分布半径。在起辉功率和刻蚀功率，以及腔体压力、温度等条件均相同的情况下，刻蚀气体等离子体的总量也相同，分布半径越大，相同面积下的等离子体浓度就会越稀薄。由于刻蚀速率和刻蚀损伤与等离子体浓度成正比， 通过降低等离子体浓度，可以有效降低刻蚀损伤，同时对刻蚀深度的掌控也更加有效。提高ICP托盘高度，是将ICP托盘的高度由0. 35时提高至400 μ m，以缩短刻蚀气体等离子体加速距离，同时消除GaN外延片厚度对刻蚀的影响。GaN HEMT栅槽刻蚀过程中， GaN外延片与ICP腔体上极板之间的距离决定了刻蚀气体等离子体的加速长度，进而决定了等离子体轰击在GaN外延片上的能量，距离越长，轰击能量越大，刻蚀速率以及刻蚀损伤也越大。通过增加ICP托盘高度，可以缩短GaN外延片与ICP腔体上极板之间的距离，从而降低刻蚀速率和刻蚀损伤。同时ICP托盘增高后，GaN外延片厚度相对于ICP托盘的高度可以忽略不计，这样也可以降低GaN外延片厚度的变化带来的栅槽刻蚀的不重复性和不均勻性。将待刻蚀的GaN外延片粘附于载片之上，是通过在GaN外延片下粘附载片，防止等离子体湮没，同时缩短刻蚀气体等离子体加速距离。由于ICP托盘为筒状结构，内径增大后，GaN外延片不能完全遮盖托盘下的金属，这就需要将待刻蚀的GaN外延片粘附于Si载片(或SiO2载片或石英载片)之上再进行栅槽刻蚀，否则刻蚀气体等离子体会在露出的金属上湮没。同时Si载片(或SiO2载片或石英载片)也可以进一步缩短GaN外延片与ICP 腔体上极板之间的距离，从而降低刻蚀速率和刻蚀损伤，提高栅槽刻蚀的重复性与均勻性。图2示出了现有技术中对GaN HEMT栅槽进行刻蚀的示意图，图3示出了利用本专利技术对GaN HEMT栅槽进行刻蚀的示意图。对刻蚀后的GaN HEMT器件源漏电流Ids进行测量，并与刻蚀前进行对比。实验发现，采用传统的ICP托盘，在进行栅槽刻蚀之后，GaN HEMT器件源漏电流下降明显，同时正偏压和负偏压下的源漏电流出现了不对称现象，如图3所示。而采用新型ICP托盘后，在相同的刻蚀条件下，GaNHEMT器件源漏电流下降不明显，同时正偏压和负偏压下的源漏电流没有出现不对称现象，如图4所示。实验显示，新型ICP托盘确实可以降低栅槽刻蚀损伤，提高栅槽刻蚀均勻性。以上所述的具体实施例，对本专利技术的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本专利技术的具体实施例而已，并不用于限制本专利技术，凡在本专利技术的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本专利技术的保护范围之内。权利要求1.，该方法包括增大ICP托盘内径尺寸；提高ICP托盘高度；以及将待刻蚀的GaN外延片粘附于载片之上再进行栅槽刻蚀。2.根据权利要求1所述的提高GaNHEMT栅槽刻蚀可重复性的方法，其特征在于，所述 ICP托盘选用石英或蓝宝石材质制作而成。3.根据权利要求1所述的提高GaNHEMT栅槽刻蚀可重复性的方法，其特征在于，所述增大ICP托盘内径尺寸，是将ICP托盘内径由2时增大至4时，以降低刻蚀气体等离子体分布体积。4.根据权利要求1所述的提高GaNHEMT栅槽刻蚀可重复性的方法，其特征在于，所述提高ICP托盘高度，是将ICP托盘的高度由0. 35时提高至400 μ m,以缩短刻蚀气体等离子体加速本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种提高ＧａＮ ＨＥＭＴ栅槽刻蚀可重复性的方法，该方法包括：增大ＩＣＰ托盘内径尺寸；提高ＩＣＰ托盘高度；以及将待刻蚀的ＧａＮ外延片粘附于载片之上再进行栅槽刻蚀。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：黄俊，魏珂，刘新宇，刘果果，樊捷，
申请(专利权)人：中国科学院微电子研究所，
类型：发明
国别省市：11
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