Ⅲ族氮化物增强型HEMT器件及其制造方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113628962A(43)申请公布日2021.11.09(21)申请号202110896927.8H01L29/778(2006.01)(22)申请日2021.08.05(71)申请人苏州英嘉通半导体有限公司地址215000江苏省苏州市相城区高铁新城南天成路88号天成信息大厦601-A148室(72)发明人宁殿华蒋胜柳永胜程新(74)专利代理机构苏州三英知识产权代理有限公司32412代理人周仁青(51)Int.Cl.H01L21/28(2006.01)H01L21/335(2006.01)H01L29/06(2006.01)H01L29/423(2006.01)权利要求书2页说明书7页附图6页(54)发明名称Ⅲ族氮化物增强型HEMT器件及其制造方法(57)摘要本发明揭示了一种Ⅲ族氮化物增强型HEMT器件及其制造方法，所述制造方法包括：提供衬底；在衬底上外延生长沟道层；在沟道层上外延生长绝缘介质层；在绝缘介质层上的栅极区域中形成栅极；刻蚀栅极区域以外的绝缘介质层；基于选择区域生长工艺在绝缘介质层以外的沟道层上外延生长势垒层；刻蚀Ⅲ族氮化物异质结，形成源极区域和漏极区域；在源极区域和漏极区域中分别形成源极和漏极。本发明基于选择区域生长工艺优先在沟道层形成绝缘介质层和栅极，而后在绝缘介质层以外区域的沟道层生长势垒层，从而一次性形成断开的二维电子气通道；本发明无需传统工艺中对栅极或势垒层表面进行的刻蚀或离子注入处理，有效避免了传统工艺带来的刻蚀损伤或晶格损伤。CN113628962ACN113628962A权利要求书1/2页1.一种Ⅲ族氮化物增强型HEMT器件的制造方法，其特征在于，所述制造方法包括：提供衬底；在衬底上外延生长沟道层，所述沟道层为Ⅲ族氮化物沟道层；在沟道层上外延生长绝缘介质层；在绝缘介质层上的栅极区域中形成栅极；刻蚀栅极区域以外的绝缘介质层；基于选择区域生长工艺在绝缘介质层以外的沟道层上外延生长势垒层，所述势垒层为Ⅲ族氮化物势垒层，沟道层和势垒层形成Ⅲ族氮化物异质结；刻蚀Ⅲ族氮化物异质结，形成源极区域和漏极区域；在源极区域和漏极区域中分别形成源极和漏极。2.根据权利要求1所述的Ⅲ族氮化物增强型HEMT器件的制造方法，其特征在于，所述衬底为硅衬底、蓝宝石衬底、碳化硅衬底中的任意一种；和/或，所述绝缘介质层为氮化硅层、氧化硅层、氧化铝层、氮化铝层、氧化镓层中的一种或多种的组合，绝缘介质层的厚度为5～20nm；和/或，所述衬底上形成有缓冲层，缓冲层为氮化镓缓冲层、氮化铝缓冲层、铝镓氮缓冲层中的一种或多种的组合；和/或，所述沟道层和势垒层中形成有隔离层，所述隔离层为氮化铝隔离层；和/或，所述Ⅲ族氮化物异质结为AlGaN/GaN异质结；和/或，所述沟道层为GaN沟道层，厚度为50nm～2μm；和/或，所述势垒层为AlxGaN1‑x势垒层，厚度为10nm～30nm，其中，x＝0.1～0.3。3.根据权利要求1所述的Ⅲ族氮化物增强型HEMT器件的制造方法，其特征在于，所述制造方法还包括：在势垒层上外延生长若干钝化层；及，在钝化层上形成若干电极场板。4.根据权利要求1所述的Ⅲ族氮化物增强型HEMT器件的制造方法，其特征在于，所述制造方法还包括：在势垒层及栅极、源极和漏极上方外延生长第一钝化层；刻蚀第一钝化层，以露出栅极；在第一钝化层上形成与栅极电性连接的栅场板；在第一钝化层及栅场板上外延生长第二介质层；刻蚀第二钝化层，以露出源极和漏极；在第二钝化层上形成与源极电性连接的源场板和/或与漏极电性连接的漏场板；在第二钝化层及源场板和/或漏场板上外延生长第三介质层；刻蚀第三介质层，以露出全部或部分源场板和/或漏场板。5.根据权利要求4所述的Ⅲ族氮化物增强型HEMT器件的制造方法，其特征在于，所述栅极、源极、漏极、栅场板、栅场板、源场板和/或漏场板的材质为金属和/或金属化合物，金属包括金、铂、镍、钛、铝、钯、钽、钨中的一种或多种的组合，金属化合物包括氮化钛、氮化钽中的一种或多种的组合；和/或，所述第一钝化层为氮化硅钝化层、氧化硅钝化层、氧化铝钝化层中的一种或多种的组2CN113628962A权利要求书2/2页合；和/或，所述第二钝化层为氮化硅钝化层、氧化硅钝化层、氧化铝钝化层中的一种或多种的组合；和/或，所述第三钝化层为氮化硅钝化层、氧化硅钝化层、聚酰亚胺钝化层中的一种或多种的组合。6.根据权利要求4所述的Ⅲ族氮化物增强型HEMT器件的制造方法，其特征在于，所述制造方法中，第一钝化层、和/或第二钝化层、和/或第三钝化层采用干法刻蚀工艺和/或湿法刻蚀工艺进行刻蚀；其中，干法刻蚀工艺采用等离子进行刻蚀，湿法刻蚀工艺采用酸性溶液或碱性溶液进行刻蚀。7.根据权利要求1所述的