带氮化镓插入层的氮化镓基增强型器件及其制备方法.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CN106298904A(43)申请公布日2017.01.04(21)申请号201510276316.8H01L21/28(2006.01)(22)申请日2015.05.26(71)申请人北京大学地址100871北京市海淀区颐和园路5号北京大学(72)发明人刘靖骞王金延徐哲王茂俊于民吴文刚张进城马晓华郝跃(74)专利代理机构北京君尚知识产权代理事务所(普通合伙)11200代理人俞达成(51)Int.Cl.H01L29/778(2006.01)H01L29/06(2006.01)H01L29/423(2006.01)H01L29/66(2006.01)权利要求书2页说明书6页附图3页(54)发明名称带氮化镓插入层的氮化镓基增强型器件及其制备方法(57)摘要本发明公开了一种带氮化镓插入层的氮化镓基增强型器件的制备方法，由于在势垒层中插入氮化镓层，使凹槽栅结构的制备可以实现腐蚀自停止于氮化镓插入层，氮化镓层在势垒层中不同的插入位置可以方便地实现不同深度的凹槽腐蚀效果，从而完成在该结构基础上肖特基栅和MOS结构栅阈值电压的调控，而且氮化镓插入层下留有适当厚度的势垒层可以在凹槽刻蚀期间有效保护沟道防止器件性能退化，从而使本方案具有很高的可操作性和可重复性，更利于工业化生产。CN106298904ACN106298904A权利要求书1/2页1.带氮化镓插入层的氮化镓基增强型器件，包括：衬底及其上生长的氮化镓基外延层，具有一层或多层氮化镓插入层的势垒层，源漏欧姆接触，栅金属，栅凹槽以及栅绝缘层，所述源漏欧姆接触分别位于器件有源区上的两边，所述栅金属位于源漏欧姆接触之间，所述栅绝缘层位于氮化镓基材料和栅金属之间形成MOS结构，所述栅凹槽位于栅金属下且被栅绝缘层覆盖。2.权利要求1所述的带氮化镓插入层的氮化镓基增强型器件的制备方法，其步骤包括：1-1)生长氮化镓基材料时，势垒层中生长单层或多层氮化镓插入层；1-2)在氮化镓基材料表面光刻器件区域并刻蚀非器件区域；1-3)在氮化镓基材料表面光刻凹槽栅区域；1-4)刻蚀凹槽栅区域氮化镓盖帽层，并去除剩余光刻胶；1-5)对所述凹槽栅区域在高温条件下进行氧化处理；1-6)将氧化处理后的氮化镓基材料表面置于腐蚀性溶液中进行腐蚀，形成栅凹槽；1-7)在氮化镓基材料表面淀积栅绝缘层并光刻源漏区域，刻蚀源漏区域的栅绝缘层，制备欧姆接触；然后制备栅金属。3.如权利要求2所述的带氮化镓插入层的氮化镓基增强型器件的制备方法，其特征在于，步骤1-3)还包括：在氮化镓基材料表面淀积保护层，在保护层上光刻凹槽栅区域，此时，步骤1-4)还包括刻蚀凹槽栅区域的保护层，步骤1-6)还包括形成凹槽后去除氮化镓基材料表面的保护层。4.如权利要求2所述的带氮化镓插入层的氮化镓基增强型器件的制备方法，其特征在于，步骤1-4)所述刻蚀的方法包括：RIE处理或BOE溶液浸泡处理；步骤1-7)所述刻蚀方法包括：BOE溶液浸泡处理，HF溶液浸泡处理或HCl溶液浸泡处理。5.权利要求1所述的带氮化镓插入层的氮化镓基增强型器件的制备方法，其步骤包括：2-1)生长氮化镓基材料时，势垒层中生长单层或多层氮化镓插入层；2-2)在氮化镓基材料表面光刻器件区域并刻蚀非器件区域，然后在该器件区域制备欧姆接触；2-3)在氮化镓基材料表面淀积保护层，在所述保护层上光刻凹槽栅区域；2-4)刻蚀凹槽栅区域的保护层和氮化镓盖帽层，并去除剩余光刻胶；2-5)对所述凹槽栅区域在高温条件下进行氧化处理；2-6)将氧化处理后的氮化镓基材料表面置于腐蚀性溶液中进行腐蚀，形成栅凹槽后去除氮化镓基材料表面的保护层；2-7)在氮化镓基材料表面淀积栅绝缘层并制备栅金属；然后在氮化镓基材料表面光刻源漏端接触孔图形，腐蚀接触孔处绝缘层并去除光刻胶。6.如权利要求5所述的带氮化镓插入层的氮化镓基增强型器件的制备方法，其特征在于，步骤2-4)所述刻蚀的方法包括：RIE处理或BOE溶液浸泡处理；步骤2-7)中，腐蚀接触孔处绝缘层的方法包括：BOE溶液浸泡处理，HF溶液浸泡处理或HCl溶液浸泡处理。7.如权利要求2或5所述的带氮化镓插入层的氮化镓基增强型器件的制备方法，其特征在于，所述氮化镓基材料包括AlGaN/GaN、InGaN/GaN、InAlN/GaN；采用的光刻方式为接2CN106298904A权利要求书2/2页触式光刻，光刻胶采用AZ5214；刻蚀非器件区域采用的方法为干法刻蚀，刻蚀深度100～200nm；用于腐蚀形成栅凹槽的腐蚀性溶液包括氢氧化钾溶液或氢氧化钠溶液，其温度为50～90℃，腐蚀时间为25min～70min。8.如权利要求3或5所述的带氮化镓插入层的氮化镓基增强型器件的制备方法，其特征在于，淀积保护层的