用于氮化物半导体器件的钝化层制备方法及器件制备方法

本发明涉及领域半导体领域，尤其涉及一种用于氮化物半导体器件的钝化层制备方法及器件制备方法。

背景技术：

1、由于外延工艺中产生的大量杂质和缺陷，使得氮化物半导体器件势垒层的表面通常存在着大量的陷阱态。在器件开关过程中，这些陷阱的动态充放电过程，会导致导通电阻增大，输出电流下降等现象，从而使器件性能发生退化，这称之为“电流崩塌”现象。为了抑制这种负面效应，表面钝化是被广泛使用的技术手段。一种非常有效的钝化材料是氮化铝(aln)，单晶aln层中存在因极化效应产生的高密度正电荷，可以补偿氮化物表面的深能级陷阱，可以有效抑制电流崩塌，同时提高耐压。

2、传统的氮化物半导体器件上的aln钝化层多采用ald沉积，这种方法得到的aln通常为非晶态与多晶态。ald沉积的aln薄膜虽然比较致密，但是因为其生长温度较低，因此仍存在一定缺陷。且aln在空气中和高温条件下非常容易发生氧化，从而严重影响其钝化效果。

技术实现思路

1、本发明提供一种用于氮化物半导体器件的钝化层的制备方法及器件制备方法，以提高用于氮化物半导体器件的钝化层的质量。

2、根据本发明的第一方面，提供了一种用于氮化物半导体器件的钝化层的制备方法，包括：

3、s1：将待钝化的样品传至经预处理的反应腔中，并对所述反应腔进行第一处理；

4、s2：在所述反应腔中通入前驱体气体，所述前驱体气体吸附在样品表面；所述前驱体气体能够与氮离子发生反应，生成氮化物钝化层薄膜；

5、s3：在所述反应腔中通入惰性气体，对所述反应腔进行吹扫，以去除多余的前驱体气体；

6、s4：在所述反应腔中通入氮氢混合气体，并形成氮氢等离子体，所述氮氢等离子体与吸附在样品表面的前驱气体发生反应生成第一钝化层；

7、s5：在所述反应腔中通入惰性气体，对反应腔内多余的氮氢等离子体和反应副产物进行吹扫；

8、s6：在所述反应腔中通入氮气或者惰性气体，形成第二等离子体，对已生成的所述第一钝化层进行处理，增加其致密度；

9、s7：在所述反应腔中通入惰性气体，对反应腔体内多余的第二离子体进行吹扫；

10、s8：重复步骤s2～s7，以获得目标厚度的第一钝化层。

11、可选的，所述步骤s8之后还包括：

12、s9：在所述目标厚度的第一钝化层上形成第二钝化层。

13、可选的，所述第二钝化层为sin或者sio2。

14、可选的，所述第二钝化层通过pecvd沉积形成；且所述反应腔与所述pecvd的腔室之间保持真空。

15、可选的，所述第二钝化层的厚度为20～100nm。

16、可选的，所述预处理包括对所述反应腔充惰性气体。

17、可选的，所述第一处理包括：

18、对所述反应腔抽真空，并对所述反应腔的腔室温度加热到预定温度范围。

19、可选的，所述预定温度范围为200℃～350℃。

20、可选的，所述前驱体气体为三甲基铝。

21、可选的，所述第一钝化层为氮化铝薄膜。

22、可选的，所述目标厚度为1～5nm。

23、根据本发明的第二方面，提供了一种氮化物器件的器件制备方法，包括本发明第一方面及其可选方案涉及的第一钝化层制备方法。

24、本发明提供的用于氮化物半导体器件的钝化层的制备方法，在氮化物表面形成一层第一钝化层后再次通入氮气或者惰性气体，形成第二等离子体，对已生成的第一钝化层进行等离子体处理，有效增加了第一钝化层的致密度，从而显著提升了钝化层的钝化效果。

25、进一步地，使用该钝化层的氮化物半导体器件可以有效抑制氮化物半导体器件的“电流崩塌”效应，同时提高氮化物半导体器件的耐压性能。

技术特征：

1.一种用于氮化物半导体器件的钝化层的制备方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的氮化物半导体器件的钝化层的制备方法，其特征在于，所述步骤s8之后还包括：

3.根据权利要求2所述的氮化物半导体器件的钝化层的制备方法，其特征在于，所述第二钝化层为sin或者sio2。

4.根据权利要求3所述的氮化物半导体器件的钝化层的制备方法，其特征在于，所述第二钝化层通过pecvd沉积形成；且所述反应腔与所述pecvd的腔室之间保持真空。

5.根据权利要求3所述的氮化物半导体器件的钝化层的制备方法，其特征在于，所述第二钝化层的厚度为20～100nm。

6.根据权利要求1-5任一项所述的氮化物半导体器件的钝化层的制备方法，其特征在于，所述预处理包括对所述反应腔充惰性气体。

7.根据权利要求1-5任一项所述的氮化物半导体器件的钝化层的制备方法，其特征在于，所述第一处理包括：

8.根据权利要求7所述的氮化物半导体器件的钝化层的制备方法，其特征在于，所述预定温度范围为200℃～350℃。

9.根据权利要求1-5任一项所述的氮化物半导体器件的钝化层的制备方法，其特征在于，所述前驱体气体为三甲基铝。

10.根据权利要求9所述的氮化物半导体器件的钝化层的制备方法，其特征在于，所述第一钝化层为氮化铝薄膜。

11.根据权利要求1-5任一项所述的氮化物半导体器件的钝化层的制备方法，其特征在于，所述目标厚度为1～5nm。

12.一种氮化物器件的器件制备方法，其特征在于，包括：权利要求1-11任一项所述的氮化物钝化层薄膜制备方法。

技术总结
本发明提供了一种用于氮化物半导体器件的钝化层的制备方法，包括：将待钝化的样品传至经预处理的反应腔中，并对反应腔进行第一处理；在反应腔中通入前驱体气体，使其吸附在样品表面；在反应腔中通入惰性气体进行吹扫；在反应腔中通入氮氢混合气体，并形成氮氢等离子体，使其与吸附在样品表面的前驱体气体发生反应生成第一钝化层；在反应腔中通入惰性气体，对多余的氮氢等离子体和反应副产物进行吹扫；在反应腔中通入惰性气体，形成第二等离子体，对第一钝化层进行处理，增加其致密度；在反应腔中通入惰性气体，对多余的第二离子体进行吹扫；重复上述步骤，以获得目标厚度的第一钝化层。

技术研发人员：张鹏浩,王路宇,徐敏,王强,潘茂林,谢欣灵,黄海,黄自强,徐赛生,王晨,张卫
受保护的技术使用者：复旦大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13