可剥离衬底上的垂直结构GaN基HEMT芯片的制备方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114899100A(43)申请公布日2022.08.12(21)申请号202210509084.6(22)申请日2022.05.10(71)申请人江苏信息职业技术学院地址214000江苏省无锡市钱藕路1号(72)发明人张子辰张普润凌润瑶(74)专利代理机构无锡万里知识产权代理事务所(特殊普通合伙)32263专利代理师王传林(51)Int.Cl.H01L21/335(2006.01)H01L21/67(2006.01)H01L21/78(2006.01)H01L29/778(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图1页(54)发明名称可剥离衬底上的垂直结构GaN基HEMT芯片的制备方法(57)摘要本发明涉及垂直结构高电子迁移率（HEMT）芯片技术领域，具体涉及一种可剥离衬底上的垂直结构GaN基HEMT芯片的制备方法，该方法包括在可剥离衬底上生长GaN缓冲层，在GaN缓冲层上的非掺杂GaN层，在非掺杂GaN层上生长AlGaN势垒层，在AlGaN势垒层上生长p型GaN帽子层。随后借助临时衬底，将不导电的可剥离衬底置换成导电衬底，并在导电衬底上蒸镀电极金属作为漏极。接着通过标准光刻工艺和感应耦合等离子刻蚀工艺将p型GaN帽子层刻蚀成栅极图案。再在外延片表面蒸镀和刻蚀出源极和栅极图案。利用等离子体增强化学气相沉积方法在源极和栅极间沉积SiO2作为钝化层，最终制成完整的垂直结构GaN基HEMT芯片。CN114899100ACN114899100A权利要求书1/1页1.可剥离衬底上的垂直结构GaN基HEMT芯片的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）在可剥离衬底上生长HEMT外延片，包括生长在可剥离衬底上的GaN缓冲层，生长在GaN缓冲层上的非掺杂GaN层，生长在非掺杂GaN层上的AlGaN势垒层，生长在AlGaN势垒层上的p型掺杂GaN帽子层；（2）将步骤（1）所得HEMT外延片依次置于丙酮、乙醇溶液、去离子水中超声，拿出后经去离子水清洗，清洗后用高纯氮气吹干；（3）在清洗后的HEMT外延片表面涂抹高温键合胶水，随后将涂有胶水的外延片与临时转移支撑衬底对准，共同放置键合机下进行高温键合；（4）利用减薄机将原生长衬底减薄，随后根据不同外延生长衬底利用化学刻蚀或激光剥离技术将原生长衬底剥离，并暴露出GaN缓冲层表面；（5）准备一块导电的支撑衬底，在暴露出的GaN缓冲层表面和导电衬底表面蒸镀Ni/Au金属，并放置键合机中对准后高温键合；（6）利用去胶机将临时转移支撑衬底剥离，并将新衬底的HEMT外延片依次置于丙酮、乙醇溶液、去离子水中超声，拿出后经去离子水清洗，清洗后用高纯氮气吹干，并暴露出p型GaN帽子层表面；（7）对清洗后的HEMT外延片涂抹光刻胶，随后将涂有光刻胶的外延片放置在光刻机中进行曝光，最后将曝光后的外延片浸泡在显影液中；（8）利用感应耦合等离子刻蚀在p型GaN帽子层表面刻蚀栅极图案；（9）随后再在p型GaN帽子层表面涂抹光刻胶，并在光刻机中进行曝光，并将曝光后的外延片放入显影液中；（10）对HEMT外延片进行电极制备：将涂有光刻胶的HEMT外延片放入电子束蒸发的设备中，对蒸发腔体抽真空，随后依次蒸镀电极金属，蒸镀结束后，对芯片进行退火；（11）采用蓝膜剥离工艺在p型GaN帽子层表面制备栅极和源极图案，在导电衬底背面蒸镀金属电极，用于制备漏极；（12）在p型GaN衬底表面利用等离子体增强化学气相沉积方法制备二氧化硅钝化层，随后使用匀胶、光刻、显影等步骤，将芯片表面电极图案上的SiO2暴露出来；（13）使用湿法刻蚀的方法，将暴露出来的SiO2刻蚀掉，最终得到导电衬底衬底上的垂直结构GaN基HEMT芯片。2.根据权利要求1所述的可剥离衬底上的垂直结构GaN基HEMT芯片的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述可剥离衬底为Si衬底或蓝宝石衬底，以(100)面为外延面；所述GaN缓冲层的厚度为10~200nm；所述非掺杂GaN层的厚度为100~1000nm；所述AlGaN势垒层的厚度18‑3为15~55nm；所述p型掺杂GaN帽子层的厚度为10~40nm，掺杂浓度为1×10cm~8×1018cm‑3。2CN114899100A说明书1/5页可剥离衬底上的垂直结构GaN基HEMT芯片的制备方法技术领域[0001]本发明涉及垂直结构高电子迁移率（HEMT）芯片领域，特别是涉及一种可剥离衬底上的垂直结构GaN基HEMT芯片的制备方法。背景技术[0002]Si基半导体功率器件经过几十年的发展，已成为半导体行业的主要材料。然而，随着对各种Si基芯片的深入开发，芯片性能已逐渐接近材料极限。因此，以GaN和SiC为代表的第三代半导体材料，因其具有禁带宽度大、电子迁移率高、热导率高、