一种防止AlGaN过刻蚀的GaN-HEMT器件的制备方法与流程

本发明涉及半导体，尤其涉及一种防止algan过刻蚀的gan-hemt器件的制备方法。

背景技术：

1、在电力电子器件技术领域，以gan和sic为代表的第三代半导体越来越被人们重视，其中gan具有禁带宽度大、临界击穿场强和电子迁移率高等优点，在快充、数据中心、obc、太阳能逆变器等功率器件市场具有强大的应用潜力。

2、目前gan在功率器件的主要应用形式是gan hemt器件，自1993年khan等人制作出了第一个algan/gan高电子迁移率晶体管（hemt），水平结构的gan hemt器件以其优于si器件的电学性能和更低的能耗受到人们的广泛关注。

3、gan hemt器件具有优于传统si器件的性能，在最主流的pgan增强型gan hemt器件制备过程中，p-gan的刻蚀是最重要的一步工艺，由于实际p-gan刻蚀过程中，外延片不同区域掺mgp-gan盖帽层有一定的厚度误差，通常造成p-gan刻不尽或者p-gan层下方algan势垒层过刻，这两种现象都会导致gan hemt沟道层2deg浓度下降，不但造成器件的导通电阻上升、电流密度下降，而且使器件在高频下动态电阻相比静态电阻比值大，对器件的性能和使用造成巨大的影响，因此解决p-gan刻蚀过程中出现p-gan刻不尽或者p-gan层下方algan势垒层过刻的问题，对gan hemt器件的商业化和推广都有重要的意义。

技术实现思路

1、本发明针对以上问题，提供了一种提高电流密度、减小高频电流崩塌效应的一种防止algan过刻蚀的gan-hemt器件的制备方法。

2、本发明的技术方案是：一种防止algan过刻蚀的gan-hemt器件的制备方法，包括以下步骤：

3、s100，在衬底上依次制备aln间隔层、al组分渐变缓冲algan层和掺c高阻gan层；

4、s200，在掺c高阻gan层上依次制备gan沟道层、aln插入层和algan势垒层；

5、s300，在algan势垒层上依次制备aln阻挡层和掺mg p-gan盖帽层；

6、s400，在外延片上对栅极区域外进行掺mg p-gan盖帽层刻蚀并沉积隔离层；

7、s500，对外延片上无源区进行iso隔离；

8、s600，在外延片上制备d极欧姆接触金属、s极欧姆接触金属；

9、s700，在外延片上制备g电极肖特基接触金属和g极pad金属；

10、s800，在外延片上制备s极场板，g、s、d极pad金属；

11、s900，在外延片上制备钝化层和g、s、d极pad开窗。

12、具体的，步骤s100中：

13、所述衬底的平均厚度为1mm-5mm；

14、所述aln间隔层的平均厚度为100nm-1000nm；

15、所述al组分渐变缓冲algan层的平均厚度为1000nm-5000nm；

16、所述掺c高阻gan层的平均厚度为3000nm-8000nm。

17、具体的，步骤s200中：

18、所述gan沟道层的平均厚度为100-500nm；

19、所述aln插入层的平均厚度小于2nm；

20、所述algan势垒层的平均厚度为10-50nm。

21、具体的，步骤s300中：

22、所述aln阻挡层的平均厚度小于2nm；

23、所述掺mg p-gan盖帽层的平均厚度为20nm-200nm。

24、具体的，骤s400包括：

25、s410，通过外延片清洗、涂胶、光刻、显影，对栅极区域使用光刻胶进行保护，对栅极区域外未使用光刻胶保护区域进行掺mg p-gan盖帽层刻蚀，随后清洗掉光刻胶，并沉积隔离层。

26、具体的，步骤s410中，掺mg p-gan盖帽层使用icp干法刻蚀，刻蚀气体为cl2和bcl3。

27、具体的，步骤s500包括：

28、s510，通过外延片清洗、涂胶、光刻、显影，对器件有源区使用光刻胶进行保护；

29、s520，使用高能离子注入外延片上无源区，破坏掉无源区中gan沟道层（5）、aln插入层（6）、algan势垒层（7）和aln阻挡层（8）的内部晶格结构，，使其变为高阻态的iso隔离区，则iso隔离区起到电性隔离作用。

30、具体的，步骤s600包括：

31、s610，通过外延片清洗、涂胶、光刻、显影，对d、s电极区域外使用光刻胶进行保护，对d、s电极区域进行刻蚀，随后清洗掉光刻胶；

32、s620，在d、s电极刻蚀区域制备d极欧姆接触金属（13）、s极欧姆接触金属（12）。

33、具体的，步骤s700包括：

34、s710，通过外延片清洗、涂胶、光刻、显影，对g电极区域外使用光刻胶进行保护，对g电极区域进行刻蚀，随后清洗掉光刻胶；

35、s720，在g电极刻蚀区域制备g电极肖特基接触金属（14），在设计的g极pad区域制备g极pad金属。

36、具体的，步骤s800包括：

37、s810，通过外延片清洗、涂胶、光刻、显影，对s、d极和g、s、d极pad区域外使用光刻胶进行保护，对s、d极和g、s、d极pad区域进行刻蚀，随后清洗掉光刻胶；

38、s820，在设计的区域制备s极场板和g、s、d极pad金属。

39、具体的，步骤s900包括：

40、s910，沉积第一钝化层和第二钝化层；

41、s920，通过外延片清洗、涂胶、光刻、显影，对设计的g、s、d极pad金属区域外用光刻胶进行保护，对设计的g、s、d极pad金属区域刻蚀开窗。

42、一种防止algan过刻蚀的gan-hemt器件，包括从下而上依次连接的衬底、aln间隔层、al组分渐变缓冲algan层、掺c高阻gan层、gan沟道层、aln插入层、algan势垒层、aln阻挡层和隔离层；

43、所述gan沟道层和aln阻挡层之间，位于d极欧姆接触金属、s极欧姆接触金属外侧设有iso隔离区；

44、所述aln阻挡层上设有位于隔离层内的掺mg p-gan盖帽层；

45、所述掺mg p-gan盖帽层的顶部设有与之相连，并位于隔离层内的g电极肖特基接触金属；

46、所述隔离层内设有延伸至aln阻挡层的s极欧姆槽和d极欧姆槽；所述s极欧姆槽内设有s极欧姆接触金属；所述d极欧姆槽内设有d极欧姆接触金属；

47、所述隔离层内，位于g电极肖特基接触金属的上方设有水平延伸至s极欧姆接触金属的s极场板。

48、本发明提出的一种防止algan势垒层过刻蚀的gan-hemt器件的制备方法，具有以下优点：避免实际p-gan刻蚀过程中，造成的p-gan刻不尽或者p-gan层下方algan势垒层过刻的问题，避免因为gan hemt沟道层2deg浓度下降，造成的器件的导通电阻上升、电流密度下降的问题，提升了器件的通流能力；也避免了因为algan势垒层过刻，导致器件在高频下动态电阻相比静态电阻比值大，造成严重的高频电流崩塌效应。