GaN基HEMT器件的制备方法.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CN112530803A(43)申请公布日2021.03.19(21)申请号202011410376.1(22)申请日2020.12.04(71)申请人中国科学院上海微系统与信息技术研究所地址200050上海市长宁区长宁路865号(72)发明人欧欣石航宁游天桂伊艾伦徐文慧(74)专利代理机构上海光华专利事务所(普通合伙)31219代理人余明伟(51)Int.Cl.H01L21/335(2006.01)H01L21/762(2006.01)H01L21/78(2006.01)权利要求书2页说明书9页附图6页(54)发明名称GaN基HEMT器件的制备方法(57)摘要本发明提供一种GaN基HEMT器件的制备方法，可以将自支撑GaN单晶衬底上同质外延的高质量AlGaN/GaN结构转移至支撑衬底，在简单处理去除表面的残留层后，生长源、漏、栅电极即可获得高性能的GaN基HEMT器件；自支撑GaN单晶衬底没有损耗，可以回收循环利用，从而大大降低成本；根据不同支撑衬底的材料特点，可实现GaN基HEMT器件与支撑衬底的异质集成，发挥GaN基HEMT器件的不同优势，以提升GaN基HEMT器件的性能，使得GaN基HEMT器件在高频率、高功率状态下可长时间稳定工作；可应用于制备N极性面GaN基HEMT器件以及Ga极性面GaN基HEMT器件，扩大应用范围。CN112530803ACN112530803A权利要求书1/2页1.一种GaN基HEMT器件的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：提供具有抛光面的GaN单晶晶片；于所述GaN单晶晶片的所述抛光面上依次形成GaN缓冲层、GaN沟道层、AlN插入层、AlGaN势垒层以及GaN帽层；自所述GaN帽层的表面进行离子注入，于所述GaN缓冲层的预设深度处形成缺陷层；于所述GaN帽层的表面形成第一键合介质层；提供支撑衬底；于所述支撑衬底的表面形成第二键合介质层；键合所述第一键合介质层及第二键合介质层；进行退火处理，沿所述缺陷层进行剥离，形成损伤层；进行表面处理，去除所述损伤层及GaN缓冲层；形成与所述GaN沟道层相接触的电极，所述电极包括源电极、漏电极，以及栅电极。2.根据权利要求1所述的GaN基HEMT器件的制备方法，其特征在于：所述GaN缓冲层的厚度范围为100nm～10μm；所述GaN沟道层的厚度范围为50nm～200nm；所述AlN插入层的厚度为0.1nm～2nm；所述AlGaN势垒层的厚度范围为5nm～35nm；所述GaN帽层的厚度为1nm～3nm。3.根据权利要求1所述的GaN基HEMT器件的制备方法，其特征在于：所述AlGaN势垒层为AlxGa1‑xN层，其中，0＜x＜1。4.根据权利要求1所述的GaN基HEMT器件的制备方法，其特征在于：所述离子注入包括H离子注入及He离子注入中的一种或组合；当采用H离子注入时，所述H离子的注入能量包括7keV～1.1MeV，注入剂量包括1×1017ions/cm2～1×1018ions/cm2。5.根据权利要求1所述的GaN基HEMT器件的制备方法，其特征在于：所述GaN缓冲层的所述预设深度为50nm～10μm。6.根据权利要求1所述的GaN基HEMT器件的制备方法，其特征在于：所述支撑衬底包括硅单晶晶片、表面为氧化硅的硅晶片、碳化硅单晶晶片、金刚石晶片、蓝宝石晶片及金属片中的一种；所述金属片包括Ag金属片、Cu金属片、Au金属片及Al金属片中的一种。7.根据权利要求1所述的GaN基HEMT器件的制备方法，其特征在于：所述第一键合介质层包括纳米硅、氧化硅、氧化铝及氮化硅中的一种，所述第二键合介质层包括纳米硅、氧化硅、氧化铝及氮化硅中的一种；所述第一键合介质层的厚度范围为1nm～10μm，所述第二键合介质层的厚度范围为1nm～10μm。8.根据权利要求1所述的GaN基HEMT器件的制备方法，其特征在于：所述退火处理包括在真空、氮气、氩气、氢气、氨气及氯化氢气中的至少一种所形成的气氛下进行，其中，退火温度包括300℃～800℃，退火时间包括1min～24h。9.根据权利要求1所述的GaN基HEMT器件的制备方法，其特征在于：所述表面处理的方法包括高温退火、化学机械抛光、湿法腐蚀及离子束刻蚀中的一种。10.根据权利要求1所述的GaN基HEMT器件的制备方法，其特征在于：形成所述电极的步骤包括：在所述GaN沟道层上依次形成Ti/Al/Ni/Au，并在氮气氛围下退火，形成与所述GaN沟道层相接触的欧姆接触源电极和欧姆接触漏电极；2CN112530803A权利要求书2/2页在所述GaN沟道层上依次形成Ni/Au，形成与所述GaN沟道层相接触的肖特基接触栅电极。11.根据权利要求1～10中任一所述的Ga