GaN基HEMT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CN113793805A(43)申请公布日2021.12.14(21)申请号202111344640.0(22)申请日2021.11.15(71)申请人浙江集迈科微电子有限公司地址313100浙江省湖州市长兴县经济技术开发区陈王路与太湖路交叉口长兴国家大学科技园二分部北园8号厂房(72)发明人王文博程永健李家辉邹鹏辉李哲(74)专利代理机构上海光华专利事务所(普通合伙)31219代理人卢炳琼(51)Int.Cl.H01L21/335(2006.01)H01L29/778(2006.01)H01L23/373(2006.01)权利要求书2页说明书7页附图3页(54)发明名称GaN基HEMT器件及其制备方法(57)摘要本发明提供一种GaN基HEMT器件及其制备方法，在衬底上先形成外延结构及SiN钝化保护层，而后形成源极区及漏极区，及对应的源电极及漏电极，之后去除SiN钝化保护层，并进行表面清洗后，再采用原子层沉积及等离子退火工艺形成单晶AlN势垒层，以调制GaN沟道内二维电子气，同时在AlGaN势垒层内形成区域性薄层附属沟道，以提高器件整体线性度，且在同一沉积腔内采用原子层沉积在单晶AlN势垒层上形成非晶AlN钝化保护层，由于采用连续原位原子层沉积单晶和非晶AlN层，可以提高晶体/非晶AlN的界面质量，以优化器件Pulse‑IV特性，且AlN层的高热导率，较好的散热性，还可以提高器件整体散热性能。CN113793805ACN113793805A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：提供衬底；于所述衬底上形成外延结构，所述外延结构包括自下而上叠置的GaN层及AlGaN势垒层；于所述AlGaN势垒层上形成覆盖所述AlGaN势垒层的SiN钝化保护层；在所述外延结构中形成源极区及漏极区，所述源极区及所述漏极区贯穿所述AlGaN势垒层，且底部延伸至所述GaN层中；图形化所述SiN钝化保护层，显露所述源极区及所述漏极区；形成与所述源极区相接触的源电极及与所述漏极区相接触的漏电极；去除所述SiN钝化保护层，显露所述AlGaN势垒层，并对所述AlGaN势垒层进行表面清洗；采用原子层沉积及等离子退火工艺于显露的所述AlGaN势垒层上形成单晶AlN势垒层，且在同一沉积腔内，采用原子层沉积于所述单晶AlN势垒层上形成非晶AlN钝化保护层；图形化所述单晶AlN势垒层及所述非晶AlN钝化保护层，显露所述源电极及所述漏电极。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：形成所述单晶AlN势垒层的步骤包括：采用原子层沉积在温度为260℃‑320℃形成子AlN层；采用Ar等离子进行等离子退火，将所述子AlN层转变为子单晶AlN势垒层；循环制备所述子单晶AlN势垒层，形成由所述子单晶AlN势垒层堆叠设置的单晶AlN势垒层。3.根据权利要求2所述的GaN基HEMT器件的制备方法，其特征在于：采用Ar等离子进行等离子退火的时间包括10s‑30s，功率包括100W‑300W。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：形成的所述单晶AlN势垒层的厚度为7nm‑9nm。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，形成所述非晶AlN钝化保护层的步骤包括：采用原子层沉积在温度为260℃‑320℃形成子非晶AlN钝化保护层；循环制备所述子非晶AlN钝化保护层，形成由所述子非晶AlN钝化保护层堆叠设置的非晶AlN钝化保护层。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：形成所述源极区及漏极区的步骤包括离子注入的步骤及激活的步骤，其中，离子注入的能量包括40KeV‑70KeV，离子注入的剂量包括1e15/cm2‑3e15/cm2，激活温度包括1050℃‑1250℃。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：还包括形成栅电极的步骤，其中，形成所述栅电极的步骤包括刻蚀所述非晶AlN钝化保护层及所述单晶AlN势垒层形成贯穿所述非晶AlN钝化保护层及所述单晶AlN势垒层且与所述AlGaN势垒层相接触的栅电极；或在形成所述源电极及漏电极时形成所述栅电极。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：形成的所述源电极及所述漏电极为采用退火工艺所形成的欧姆接触电极，其中，退火温度包括400℃‑600℃。2CN113793805A权利要求书2/2页9.一种GaN基HEMT器件，其特征在于，所述GaN基HEMT器件包括：衬底；外延结构，所述外延结构位于所述衬底上，所述外延结构包括自下而上叠置的GaN层及AlGaN势垒层；源极区及漏极区，所述源极