GaN结构的制备方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115985776A(43)申请公布日2023.04.18(21)申请号202211477134.3(22)申请日2022.11.23(71)申请人聚能晶源（青岛）半导体材料有限公司地址266000山东省青岛市即墨区服装工业园孔雀河三路56号(72)发明人程静云马旺商延卫李兵兵张义王建立朱磊(74)专利代理机构上海光华专利事务所(普通合伙)31219专利代理师余明伟(51)Int.Cl.H01L21/335(2006.01)H01L29/778(2006.01)H01L21/3213(2006.01)权利要求书2页说明书6页附图3页(54)发明名称GaN结构的制备方法(57)摘要本发明提供一种GaN结构的制备方法，在对P‑GaN层进行刻蚀时，采用两步刻蚀法，通过对第一刻蚀及第二刻蚀的工艺控制，可实现P‑GaN层与AlGaN层的高刻蚀选择比，使得刻蚀之后的AlGaN层的表面光滑，获得低损伤的AlGaN层表面以降低刻蚀损伤；刻蚀工艺过程中，使用SiO2掩膜层，可使得刻蚀速率稳定，形成具有较大刻蚀角度的P‑GaN层；在形成源漏欧姆金属层之前使用HCl缓冲溶液对显露的AlGaN层的表面进行清洗，还可以获得优良的欧姆接触。CN115985776ACN115985776A权利要求书1/2页1.一种GaN结构的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：提供半导体基底，所述半导体基底包括自下而上叠置的UID‑GaN层、AlGaN层及P‑GaN层；于所述P‑GaN层的表面制备SiO2掩膜层；图形化所述SiO2掩膜层，显露部分所述P‑GaN层；对所述P‑GaN层进行第一刻蚀，在所述P‑GaN层中形成台阶；对所述P‑GaN层进行第二刻蚀，自所述台阶向下延伸，显露所述AlGaN层；去除所述SiO2掩膜层；形成源漏欧姆金属层及栅极肖特基金属层，所述源漏欧姆金属层位于显露的所述AlGaN层上，所述肖特基栅极金属层位于所述P‑GaN层上。2.根据权利要求1所述的GaN结构的制备方法，其特征在于：所述第一刻蚀的刻蚀速率大于所述第二刻蚀的刻蚀速率，所述第一刻蚀的刻蚀速率V1为20～60nm/min，所述第二刻蚀的刻蚀速率V2为2～5nm/min；所述第一刻蚀的刻蚀厚度大于所述第二刻蚀的刻蚀厚度，所述第一刻蚀的刻蚀厚度与所述第二刻蚀的刻蚀厚度的比值范围为10:1～20:1。3.根据权利要求1所述的GaN结构的制备方法，其特征在于：所述P‑GaN层与所述AlGaN层的刻蚀选择比的范围为大于10:1。4.根据权利要求1所述的GaN结构的制备方法，其特征在于：形成的所述SiO2掩膜层的厚度大于300nm；形成所述SiO2掩膜层的方法包括电子束蒸发法；去除所述SiO2掩膜层的方法包括采用HF缓冲溶液对所述SiO2掩膜层进行清洗。5.根据权利要求1所述的GaN结构的制备方法，其特征在于：所述第一刻蚀及所述第二刻蚀后，形成的所述P‑GaN层与所述AlGaN层的刻蚀角度范围为70°～90°；形成的所述AlGaN层的表面粗糙度为0.41～0.43。6.根据权利要求1所述的GaN结构的制备方法，其特征在于：所述第一刻蚀为ICP刻蚀，刻蚀气体为Cl2、N2和O2的混合气体，其中，Cl2:N2的体积流量比为4:1～8:1，刻蚀腔体的压力为0.8～1.2Pa，刻蚀腔体的温度为25℃，射频功率为20～25W，刻蚀功率为500～800W。7.根据权利要求1所述的GaN结构的制备方法，其特征在于：所述第二刻蚀为ICP刻蚀，刻蚀气体为Cl2、N2和O2的混合气体，其中，Cl2:N2的体积流量比为0.3:1～4:1，刻蚀腔体的压力为0.8～2.5Pa，刻蚀腔体的温度为25℃，射频功率为20～25W，刻蚀功率为250～550W。8.根据权利要求1所述的GaN结构的制备方法，其特征在于，图形化所述SiO2掩膜层的步骤包括：于所述SiO2掩膜层上形成光刻胶层；图形化所述光刻胶层；采用ICP刻蚀所述SiO2掩膜层，显露部分所述P‑GaN层，其中，刻蚀气体为CF4，刻蚀气体流量为15～30SCCM，射频功率为100～150W，刻蚀腔体压力为1.5～2.5Pa，刻蚀腔体温度为25℃，刻蚀时间为30～60s；使用丙酮、异丙醇和去离子水的混合液去除所述光刻胶层。9.根据权利要求1所述的GaN结构的制备方法，其特征在于：在形成所述源漏欧姆金属层之前还包括采用HCl缓冲溶液对显露的所述AlGaN层的表面进行清洗的步骤。10.根据权利要求1所述的GaN结构的制备方法，其特征在于：形成所述源漏欧姆金属层2CN115985776A权利要求书2/2页的方法包括电子束蒸发法，形成的所述源漏欧姆金属层包括Ti/Al/Ni/Au层；形成所述肖特基栅极金属层的方法包括电子束