氮化镓器件接触孔的刻蚀方法与流程

本发明涉及半导体，特别是涉及一种氮化镓器件接触孔的刻蚀方法。

背景技术：

1、欧姆接触作为金属-半导体接触中的一种，主要形成器件中的源极和漏极。欧姆接触性能的优劣直接影响器件的输出电流与膝点电压，因此，欧姆接触制备工艺一直是半导体加工工艺中的研究重点。在algan/gan高电子迁移率晶体管器件结构中，为了限制散射现象，提升欧姆接触作为器件制备的核心工艺之一，会对器件性能产生重要影响。因此，需要对algan/gan高电子迁移率晶体管器件的欧姆接触制备工艺进行改进，尤其是对欧姆接触孔的刻蚀工艺需要做进一步的研究，以此来形成具有高刻蚀选择比、低损伤、表面均一，稳定性好等特点的欧姆接触孔。

2、为解决上述问题，需要提出一种新型的氮化镓器件接触孔的刻蚀方法。

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氮化镓器件接触孔的刻蚀方法，用于解决现有技术中高电子迁移率晶体管器件的欧姆接触制备工艺中，难以形成具有高刻蚀选择比、低损伤、表面均一，稳定性好等特点的欧姆接触孔的问题。

2、为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种氮化镓器件接触孔的刻蚀方法，包括：

3、步骤一、提供衬底，所述衬底上形成有gan外延层以及位于所述gan外延层上的势垒层；

4、步骤二、在所述衬底上形成覆盖所述势垒层的层间介质层，在所述层间介质层上形成光刻胶层，光刻打开所述光刻胶层，使得部分区域上的所述层间介质层裸露以定义出接触孔的形成区域；

5、步骤三、利用电感耦合等离子体刻蚀的方法刻蚀裸露的所述层间介质层形成凹槽，使得所述凹槽底部的所述层间介质层厚度为预设值；

6、步骤四、利用高密度等离子体刻蚀的方法刻蚀所述凹槽底部的所述层间介质层，使得所述势垒层裸露；

7、步骤五、以导电材料填充所述凹槽。

8、优选地，步骤一中的所述衬底为硅衬底。

9、优选地，步骤一中的所述gan外延层与所述衬底间还形成有缓冲层。

10、优选地，步骤一中的所述缓冲层的材料为alxgan。

11、优选地，步骤一中的所述势垒层的材料为algan。

12、优选地，步骤二中的所述层间介质层的材料为二氧化硅、氮化硅、氧化铝中的一种。

13、优选地，步骤三中所述电感耦合等离子体刻蚀工艺条件包括：rf射频源、刻蚀气体和载气，通过所述rf射频源和流入到刻蚀腔体中的所述载气和所述刻蚀气体产生等离子体，离化率为0.01％，等离子体能量大于102ev。

14、优选地，步骤三中的所述预设值为30至50纳米。

15、优选地，步骤四中的所述高密度等离子体刻蚀工艺条件包括：微波源、刻蚀气体和载气，通过所述微波源和流入到刻蚀腔体中的所述载气和所述刻蚀气体产生等离子体，离化率为1％，等离子体能量为1至15ev。

16、优选地，步骤五中的导电材料为钨。

17、如上所述，本发明的氮化镓器件接触孔的刻蚀方法，具有以下有益效果：

18、本发明的方法能够得到形貌良好的欧姆接触孔，并具有高选择比、低损伤和低成本的特点，有利于欧姆金属的填充以及欧姆接触性能的提高。

技术特征：

1.一种氮化镓器件接触孔的刻蚀方法，其特征在于，至少包括：

2.根据权利要求1所述的氮化镓器件接触孔的刻蚀方法，其特征在于：步骤一中的所述衬底为硅衬底。

3.根据权利要求1所述的氮化镓器件接触孔的刻蚀方法，其特征在于：步骤一中的所述gan外延层与所述衬底间还形成有缓冲层。

4.根据权利要求3所述的氮化镓器件接触孔的刻蚀方法，其特征在于：步骤一中的所述缓冲层的材料为alxgan。

5.根据权利要求1所述的氮化镓器件接触孔的刻蚀方法，其特征在于：步骤一中的所述势垒层的材料为algan。

6.根据权利要求1所述的氮化镓器件接触孔的刻蚀方法，其特征在于：步骤二中的所述层间介质层的材料为二氧化硅、氮化硅、氧化铝中的一种。

7.根据权利要求1所述的氮化镓器件接触孔的刻蚀方法，其特征在于：步骤三中所述电感耦合等离子体刻蚀工艺条件包括：rf射频源、刻蚀气体和载气，通过所述rf射频源和流入到刻蚀腔体中的所述载气和所述刻蚀气体产生等离子体，离化率为0.01％，等离子体能量大于102ev。

8.根据权利要求1所述的氮化镓器件接触孔的刻蚀方法，其特征在于：步骤三中的所述预设值为30至50纳米。

9.根据权利要求1所述的氮化镓器件接触孔的刻蚀方法，其特征在于：步骤四中的所述高密度等离子体刻蚀工艺条件包括：微波源、刻蚀气体和载气，通过所述微波源和流入到刻蚀腔体中的所述载气和所述刻蚀气体产生等离子体，离化率为1％，等离子体能量为1至15ev。

10.根据权利要求1所述的氮化镓器件接触孔的刻蚀方法，其特征在于：步骤五中的导电材料为钨。

技术总结
本发明提供一种氮化镓器件接触孔的刻蚀方法，提供衬底，衬底上形成有GaN外延层以及位于GaN外延层上的势垒层；在衬底上形成覆盖势垒层的层间介质层，在层间介质层上形成光刻胶层，光刻打开光刻胶层，使得部分区域上的层间介质层裸露以定义出接触孔的形成区域；利用电感耦合等离子体刻蚀的方法刻蚀裸露的层间介质层形成凹槽，使得凹槽底部的层间介质层厚度为预设值；利用高密度等离子体刻蚀的方法刻蚀凹槽底部的层间介质层，使得势垒层裸露；以导电材料填充凹槽。本发明的方法能够得到形貌良好的欧姆接触孔，并具有高选择比、低损伤和低成本的特点，有利于欧姆金属的填充以及欧姆接触性能的提高。

技术研发人员：孙鹏,姚一平,黄璇,潘嘉
受保护的技术使用者：上海华虹宏力半导体制造有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13