GaN器件结构及其制备方法.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CN113097307A(43)申请公布日2021.07.09(21)申请号202110350256.5(22)申请日2021.03.31(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)发明人马飞邹鹏辉周康邱士起(74)专利代理机构上海光华专利事务所(普通合伙)31219代理人佟婷婷(51)Int.Cl.H01L29/78(2006.01)H01L29/06(2006.01)H01L29/20(2006.01)H01L21/336(2006.01)权利要求书2页说明书7页附图6页(54)发明名称GaN器件结构及其制备方法(57)摘要本发明提供一种GaN器件结构及制备方法，制备包括：在基底上制备源极辅助图形和漏极辅助图形，二者之间形成栅槽，分别定义栅源间距、栅漏间距及栅长；制备钝化层；制备遮蔽辅助层并基于其去除部分钝化层；制备源极电极和漏极电极；去除遮蔽辅助层以显露栅槽；制备栅电极结构；去除源极辅助图形和漏极辅助图形。本发明通过引入源极辅助图形和漏极辅助图形，预先定义栅长、源‑栅以及栅‑漏的间距，一步完成，后续步骤无需精确光刻对准，工艺可行性、稳定性高，操作简便。可同时制备悬空栅极，使得器件寄生电容较小，对小尺寸、高频器件有益。本发明的方案解决了由于设备限制，及工艺对准误差造成的成品率问题，同时最大程度上降低了器件的寄生效应。CN113097307ACN113097307A权利要求书1/2页1.一种GaN器件结构的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：提供基底，所述基底至少包括衬底及形成在所述衬底上的GaN沟道层；在所述基底上制备具有第一尺寸的源极辅助图形及具有第二尺寸的漏极辅助图形，且所述源极辅助图形与所述漏极辅助图形之间形成具有第一间距的栅槽，其中，所述第一间距定义栅长，所述第一尺寸定义栅源间距，所述第二尺寸定义栅漏间距；在所述基底上制备钝化层，所述钝化层连续地覆盖所述源极辅助图形和所述漏极辅助图形显露的表面及其周围的所述基底的表面；在所述钝化层上制备遮蔽辅助层，所述遮蔽辅助层填充所述栅槽并延伸至所述栅槽两侧的所述源极辅助图形和漏极辅助图形上；在所述遮蔽辅助层的作用下去除裸露的所述钝化层，以显露部分所述基底的表面；在所述基底上沉积金属材料层，其中，所述源极辅助图形边缘的金属材料层构成源极电极，所述漏极辅助图形边缘的金属材料层构成漏极电极；去除所述遮蔽辅助层及部分所述钝化层，显露所述栅槽底部的所述基底的表面；在所述栅槽中沉积栅电极结构，并去除所述源极辅助图形和所述漏极辅助图形，以得到悬空的所述栅电极结构。2.根据权利要求1所述的GaN器件结构的制备方法，其特征在于，所述源极辅助图形的材质与所述漏极辅助图形材质均选择为HSQ负性树脂。3.根据权利要求2所述的GaN器件结构的制备方法，其特征在于，形成所述HSQ负性树脂后还包括对其进行热处理的步骤，以使所述HSQ负性树脂经过光刻曝光改性后的结构进行稳定化，其中，所述热处理温度介于300‑400℃之间。4.根据权利要求1所述的GaN器件结构的制备方法，其特征在于，所述遮蔽辅助层包括PI层；和/或，所述钝化层包括SiN层；和/或，所述钝化层的厚度介于100nm‑500nm之间。5.根据权利要求1所述的GaN器件结构的制备方法，其特征在于，采用湿法刻蚀工艺去除未被所述遮蔽辅助层遮挡的所述钝化层；和/或，沉积所述栅电极结构之前采用干法刻蚀工艺去除所述源极辅助图形和所述漏极辅助图形顶部及所述栅槽底部的所述钝化层，并保留所述源极辅助图形及所述漏极辅助图形侧部的所述钝化层。6.根据权利要求5所述的GaN器件结构的制备方法，其特征在于，当采用湿法刻蚀时，湿法刻蚀的刻蚀液包括H3PO4与H2O的体积比介于(82‑87):(12‑17)的混合液，且湿法刻蚀过程中的所述刻蚀液的温度介于140‑180℃之间。7.根据权利要求1所述的GaN器件结构的制备方法，其特征在于，去除所述源极辅助图形图形和所述漏极辅助图形图形后还包括去除所述栅电极结构侧壁的所述钝化层的步骤。8.根据权利要求1所述的GaN器件结构的制备方法，其特征在于，形成悬空的所述栅电极结构之后还包括在器件表面制备钝化保护层的步骤。9.根据权利要求1‑8中任意一项所述的GaN器件结构的制备方法，其特征在于，所述栅电极结构包括位于所述栅槽中的竖直部以及延伸至所述栅槽顶部周围的水平部。10.一种GaN器件结构，其特征在于，所述GaN器件结构包括：基底，至少包括衬底及形成在所述衬底上的GaN沟道层；栅电极结构，包括位于所述基底上的竖直部及位于所述竖直部上的水平部，其中，所