GaN基HEMT器件的制备方法与流程

本发明涉及gan基电子器件制备，特别是涉及一种gan基hemt器件的制备方法。

背景技术：

1、第三代半导体材料氮化镓(gan)因其具有较宽的禁带宽度和较高的电子饱和速度，成为高压和高频应用的理想候选材料。氮化镓半导体能够承受比硅半导体更强的电流和更高的电压，可实现更高的功率密度。

2、gan电力电子器件的金属制程因气体源含有氯基气体(如cl2、bcl3)，必定会引入cl-。在制程中cl-的引入属于一种制程缺陷，对于源漏极的欧姆接触影响密切相关，过多的引入会导致器件电流降低乃至可靠性失效。如何有效减轻cl-的影响成了评估现今工艺优良的一大考量点。金属刻蚀制程中，cl-的引入一是光阻上附带，二是通过刻蚀离子轰击的形式在金属层表面引入，在后续制程中对源漏金属结构的形成产生不利影响；以及在欧姆接触退火时朝着欧姆接触面(algan层)扩散，进而与材料表面或其自身的缺陷作用导致接触电阻的增大，进而降低电流影响电性。

3、现有为减少cl-影响，主要从光阻去除及湿法清洗制程解决。光阻因蚀刻制程原因被轰击，以及cl2与正性光阻反应含有大量cl-，通过去除光阻去除cl-；湿法清洗制程，主要通过act溶剂去除光阻后剩余的聚合物(polymer)及光阻残留物(pr residue)达到cl-去除的效果。

4、但光阻去除制程不能完全去除光阻，光阻去除后剩余的聚合物(polymer)及光阻残留物(pr residue)需要湿法清洗解决，而在工艺线制程中，到湿法清洗过程中必定有时间间隔(q-time)，期间cl-对结构的影响不可忽视，虽通常认为把控好制程等待时间即可，但q-time时间过短，由于工艺线上机台时有情况发生，若机台宕机或排货不当，会导致期间残留的cl-会将金属结构破坏放大，从而造成电性失效；另外，现有采用act溶剂进行湿法清洗的清洗效果及清洗能力有限。

技术实现思路

1、鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种gan基hemt器件的制备方法，用于解决现有技术在制备gan基hemt器件的过程中不能有效去除金属刻蚀制程中引入的cl-等的问题。

2、为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种gan基hemt器件的制备方法，所述制备方法包括：

3、提供用于形成gan基hemt器件的待沉积结构，所述待沉积结构中形成有源极凹槽及漏极凹槽；

4、于所述待沉积结构表面沉积源漏金属层；

5、于所述源漏金属层上形成第一图形化光阻层，并基于所述第一图形化光阻层刻蚀所述源漏金属层，以形成源极金属层及漏极金属层；

6、去除所述第一图形化光阻层，去除所述第一图形化光阻层包括：主制程以及在所述主制程中间隔执行光阻软化的辅制程；其中，所述主制程使用的气体为h2o、o2、n2及cf4，所述辅制程使用的气体为h2o；在去除所述第一图形化光阻层之后再追加一次不通气体h2o的所述主制程；

7、对上述结构采用act溶剂清洗。

8、可选地，去除所述第一图形化光阻层的步骤中，所述主制程使用的气体h2o的流量为550sccm～800sccm，所述辅制程使用的气体h2o的流量为600sccm～800sccm；在去除所述第一图形化光阻层之后再追加的所述不通气体h2o的所述主制程时间为30s～50s。

9、可选地，所述待沉积结构中形成所述源极凹槽及所述漏极凹槽的步骤包括：

10、于所述待沉积结构上形成第二图形化光阻层，并基于所述第二图形化光阻层刻蚀所述待沉积结构至预设深度，以形成所述源极凹槽及所述漏极凹槽；

11、去除所述第二图形化光阻层，去除所述第二图形化光阻层包括：主制程以及在所述主制程中间隔执行光阻软化的辅制程；其中，所述主制程使用的气体为h2o、o2、n2及cf4且气体h2o的流量为550sccm～800sccm，所述辅制程使用的气体为h2o，且气体h2o的流量为600sccm～800sccm；

12、对上述待沉积结构采用spm溶剂清洗及hcl溶剂清洗。

13、可选地，所述制备方法还包括制备gan基hemt器件栅极电极的步骤，具体包括：

14、于所述待沉积结构的外延叠层上沉积栅极金属层，其中所述外延叠层至少包括gan沟道层及algan势垒层；

15、于所述栅极金属层上形成第三图形化光阻层，并基于所述第三图形化光阻层刻蚀所述栅极金属层，以形成栅极电极；

16、去除该第三图形化光阻层，去除所述第三图形化光阻层包括：主制程以及在所述主制程中间隔执行光阻软化的辅制程；其中，所述主制程使用的气体为h2o、o2、n2及cf4且气体h2o的流量为550sccm～800sccm，所述辅制程使用的气体为h2o，且气体h2o的流量为600sccm～800sccm；

17、对上述结构采用act溶剂清洗及hcl溶剂清洗。

18、进一步地，所述栅极金属层的材料为tin。

19、可选地，所述源漏金属层为ti层、al层、ti层及tin层的叠层结构。

20、可选地，对上述结构采用act溶剂清洗后还包括快速退火的步骤，以形成源极欧姆接触及漏极欧姆接触。

21、可选地，所述gan基hemt器件为增强型gan基hemt器件或耗尽型gan基hemt器件。

22、进一步地，当所述gan基hemt器件为增强型gan基hemt器件时，制备gan基hemt器件栅极电极的步骤中，所述外延叠层还包括形成于所述algan势垒层上的p-gan帽层，刻蚀所述栅极金属层时还包括对所述p-gan帽层进行刻蚀；当所述gan基hemt器件为耗尽型gan基hemt器件时，制备gan基hemt器件栅极电极的步骤中，所述外延叠层还包括形成于所述algan势垒层上的栅介质层，刻蚀所述栅极金属层时还包括对所述栅介质层进行刻蚀。

23、进一步地，所述栅介质层的材料为氮化硅。

24、如上所述，本发明的gan基hemt器件的制备方法，通过在去除图形化光阻层时，在辅制程及主制程中采用大气体流量的h2o，以实现过量的水蒸气对光阻进行软化，从而使光阻去除后剩余的聚合物、光阻残留物降低，达到减少cl-的效果，同时cl-溶于水的量也增加，还可进一步减少来自晶圆表面的cl-的影响；另外，在形成源极金属层及漏极金属层时，在图形化光阻层去除后再追加一次不通h2o的去除图形化光阻层中的主制程，以去除源极金属层及漏极金属层表面部分很薄的厚度，该部分厚度的金属层中，由于刻蚀引入了浓度较大的cl-，以此可有效去除金属层表面的cl-，再采用act溶剂对整个结构进行清洗，以去除剩余光阻残留物，从而进一步降低整个结构中引入的cl-。

技术特征：

1.一种gan基hemt器件的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：

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：去除所述第一图形化光阻层的步骤中，所述主制程使用的气体h2o的流量为550sccm～800sccm，所述辅制程使用的气体h2o的流量为600sccm～800sccm；在去除所述第一图形化光阻层之后再追加的所述不通气体h2o的所述主制程时间为30s～50s。

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，所述待沉积结构中形成所述源极凹槽及所述漏极凹槽的步骤包括：

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，所述制备方法还包括制备gan基hemt器件栅极电极的步骤，具体包括：

5.根据权利要求4所述的gan基hemt器件的制备方法，其特征在于：所述栅极金属层的材料为tin。

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：所述源漏金属层为ti层、al层、ti层及tin层的叠层结构。

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，对上述结构采用act溶剂清洗后还包括快速退火的步骤，以形成源极欧姆接触及漏极欧姆接触。

8.根据权利要求1至7中任意一项所述的gan基hemt器件的制备方法，其特征在于：所述gan基hemt器件为增强型gan基hemt器件或耗尽型gan基hemt器件。

9.根据权利要求8所述的gan基hemt器件的制备方法，其特征在于：当所述gan基hemt器件为增强型gan基hemt器件时，制备gan基hemt器件栅极电极的步骤中，所述外延叠层还包括形成于所述algan势垒层上的p-gan帽层，刻蚀所述栅极金属层时还包括对所述p-gan帽层进行刻蚀；当所述gan基hemt器件为耗尽型gan基hemt器件时，制备gan基hemt器件栅极电极的步骤中，所述外延叠层还包括形成于所述algan势垒层上的栅介质层，刻蚀所述栅极金属层时还包括对所述栅介质层进行刻蚀。

10.根据权利要求9所述的gan基hemt器件的制备方法，其特征在于：所述栅介质层的材料为氮化硅。

技术总结
本发明提供一种GaN基HEMT器件的制备方法，通过在去除图形化光阻层时，在辅制程及主制程中采用大气体流量的H<subgt;2</subgt;O，以实现过量的水蒸气对光阻进行软化，从而使光阻去除后剩余的聚合物、光阻残留物降低，达到减少Cl<supgt;‑</supgt;的效果，同时Cl<supgt;‑</supgt;溶于水的量也增加，还可进一步减少来自晶圆表面的Cl<supgt;‑</supgt;的影响；另外，在形成源、漏极金属层时，在图形化光阻层去除后再追加一次不通H<subgt;2</subgt;O的去除图形化光阻层中的主制程，可去除源极金属层及漏极金属层表面部分很薄的厚度，由于金属刻蚀引入了浓度较大的Cl<supgt;‑</supgt;，以此可有效去除金属层表面的Cl<supgt;‑</supgt;，再采用ACT溶剂对整个结构进行清洗，以去除剩余的光阻残留物，从而进一步降低整个结构中引入的Cl<supgt;‑</supgt;。

技术研发人员：向师乐
受保护的技术使用者：华润微电子（重庆）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13