GaN HEMT低界面态绝缘栅及利记博彩app
【技术领域】
[0001]本发明涉及的是一种在氮化镓(GaN)外延材料上利用光刻工艺、干法刻蚀工艺、电子束蒸发工艺、原子层淀积工艺等相结合实现低界面态绝缘栅及利记博彩app，属于半导体器件制备的技术领域。
【背景技术】
[0002]第三代半导体材料GaN相对于硅(Si)材料具有禁带宽度宽、临界击穿场强大、饱和漂移速度高、介电常数小以及良好的化学稳定性等特点，尤其是基于GaN材料的铝镓氮/氮化镓(AlGaN/GaN)异质结构更是具有高电子迀移率的特点；使得基于AlGaN/GaN结构的高电子迁移率晶体管(High Electron Mobility Transistor，HEMT)功率电子器件具有高频率、高耐压、高工作温度和小体积等优点，使其在高性能、低成本的新型功率电子器件研宄中成为热点；肖特基栅是常规GaN器件所用的栅结构，但是该结构具有击穿电压低，反向漏电较大等缺点。金属(Metal)-绝缘栅介质(Insulator)-半导体(Semiconductor)MIS结构能够有效的改善上述问题，因此得到了广泛的研宄；比较有代表性的MIS结构GaN HEMT器件是日本富士通公司报道的采用原子层淀积(ALD)制作的氧化铝(A1203)绝缘栅介质的MIS 结构 GaN HEMT (Enhancement-Mode GaN MIS-HEMTs With n-GaN/1-AlN/n-GaN TripleCap Layer and High-k Gate Dielectrics, IEEE ELECTRON DEVICE LETTERS, 2010.3，Vol.31(3)，189-191)，而采用常规方法制作绝缘栅介质，容易在介质和半导体之间产生较高的界面态。界面态将严重的影响器件性能，如引起器件阈值电压漂移等，严重影响器件的可靠性。
【发明内容】
[0003]本发明提出的是一种GaN HEMT低界面态绝缘栅的利记博彩app，其目的旨在解决现有GaN器件肖特基栅击穿电压低、反向漏电较大以及传统MIS结构栅界面态严重等问题，通过引入缓冲层的方法，大大降低了 MIS结构栅界面态，并且该利记博彩app与现有GaN HEMT器件制作工艺完全兼容，可广泛应用于各类MIS结构GaN器件的制备工艺中。
[0004]本发明的技术解决方案:GaN HEMT低界面态绝缘栅，其结构是AlGaN/GaN异质结材料I上是SiN钝化层2，SiN钝化层2上是YO氧化层5，YO氧化层5上是HfO2介质6，HfO 2介质6的中间是栅帽金属7。
[0005]其利记博彩app，包括如下步骤:
1)在已生长SiN钝化层(2)的AlGaN/GaN异质结材料(I)上通过光刻或电子束曝光、介质刻蚀、去胶获得SiN栅脚图形(3)，露出AlGaN/GaN材料表面；
2)利用电感耦合等离子体刻蚀(ICP)工艺将SiN栅脚图形中的AlGaN刻蚀l_20nm；
3)利用电子束蒸发工艺在基片表面淀积一层金属(4):
4)利用原子层淀积工艺通过氧气氧化的金属(4)，得到氧化层(5);
5)利用原子层淀积工艺淀积介质(6); 6)利用光刻或电子束曝光、电子束蒸发、剥离工艺，得到栅帽金属(7)。
[0006]本发明与现有技术相比，其显著优点为:(I)采用金属Y氧化形成的YO作为缓冲层，大大降低了绝缘层和半导体之间的界面态；(2)所有工艺过程环境温度均不超过100C，对GaN器件性能影响极小；(3)整个制备工艺步骤简单，且与现有GaN器件制作工艺完全兼容。
【附图说明】
[0007]图1是GaN HEMT低界面态绝缘栅的结构示意图。
[0008]图2 (a)是GaN HEMT低界面态绝缘栅制备工艺中露出AlGaN/GaN材料表面的示意图。
[0009]图2 (b)是GaN HEMT低界面态绝缘栅制备工艺中刻蚀AlGaN的示意图。
[0010]图2 (C)是GaN HEMT低界面态绝缘栅制备工艺中基片表面淀积一层Y金属的示意图。
[0011]图2 (d)是GaN HEMT低界面态绝缘栅制备工艺中得到YO氧化层的示意图。
[0012]图2 (e)是GaN HEMT低界面态绝缘栅制备工艺中利用原子层淀积工艺淀积HfO2介质的示意图。
[0013]图2 (f)是GaN HEMT低界面态绝缘栅制备工艺中剥离工艺，得到栅帽金属的示意图。
[0014]图中的I是AlGaN/GaN异质结材料、2是SiN钝化层、3是SiN栅脚图形、4是Y金属、5是YO氧化层、6是HfO2介质、7是栅帽金属。
【具体实施方式】
[0015]如图1所示，GaN HEMT低界面态绝缘栅，其结构是AlGaN/GaN异质结材料I上是SiN钝化层2，SiN钝化层2上是YO氧化层5，YO氧化层5上是HfO2介质6，HfO 2介质6的中间是栅帽金属7。
[0016]如图2所示，GaN HEMT低界面态绝缘栅制备的方法，包括如下步骤:
1)在已生长SiN钝化层2的AlGaN/GaN异质结材料I上通过光刻或电子束曝光、介质刻蚀、去胶获得SiN栅脚图形3，露出AlGaN/GaN材料表面，如图2 (a)；
2)利用电感耦合等离子体刻蚀(ICP)工艺将SiN栅脚图形中的AlGaN刻蚀l_20nm，如图 2 (b)；
3)利用电子束蒸发工艺在基片表面淀积一层Y金属4，厚度为l-2nm，如图2(c);
4)利用原子层淀积工艺通过氧气氧化Y金属4，得到YO氧化层5，如图2Cd);
5)利用原子层淀积工艺淀积11?)2或Al203介质6，厚度为10-12nm，如图2 Ce)；
6)利用光刻或电子束曝光、电子束蒸发金属，剥离工艺，得到栅帽金属7，如图2(f)o
实施例
[0017]I)在已生长厚度为140nm的SiN钝化层2的AlGaN/GaN异质结材料I上通过电子束曝光、介质刻蚀、去胶获得SiN栅脚图形3，露出AlGaN/GaN材料表面；
2)利用电感耦合等离子体刻蚀(ICP)工艺将SiN栅脚图形中的AlGaN刻蚀3nm ； 3)利用电子束蒸发工艺在基片表面淀积一层Y金属4，厚度为Inm;
4)利用原子层淀积工艺通过氧气氧化Y金属4，得到YO氧化层5;
5)利用原子层淀积工艺淀积HfO2介质6，厚度为12nm；
6)利用电子束曝光、电子束蒸发金属Ni/Au，厚度为20/200nm，剥离工艺，得到栅帽金属7。
【主权项】
1.GaN HEMT低界面态绝缘栅，其特征是AlGaN/GaN异质结材料上是SiN钝化层，SiN钝化层上是YO氧化层，YO氧化层上是HfO2介质，HfO 2介质的中间是栅帽金属。2.如权利要求1的GaNHEMT低界面态绝缘栅的利记博彩app，其特征在于包括如下步骤: 1)在已生长SiN钝化层(2)的AlGaN/GaN异质结材料(I)上通过光刻或电子束曝光、介质刻蚀、去胶获得SiN栅脚图形(3)，露出AlGaN/GaN材料表面；2)利用电感耦合等离子体刻蚀(ICP)工艺将SiN栅脚图形中的AlGaN刻蚀l_20nm； 3)利用电子束蒸发工艺在基片表面淀积一层金属(4); 4)利用原子层淀积工艺通过氧气氧化的金属(4)，得到氧化层(5); 5)利用原子层淀积工艺淀积介质(6); 6)利用光刻或电子束曝光、电子束蒸发、剥离工艺，得到栅帽金属(7)。3.如权利要求书I所述的一种GaNHEMT低界面态绝缘栅的利记博彩app，其特征是所述的步骤3)中的淀积的金属(4)为金属纪(Y)，厚度为l_2nm。4.如权利要求书I所述的一种GaNHEMT低界面态绝缘栅的利记博彩app，其特征是所述的步骤5)中的介质(6)为Hf02或Al 203，厚度为10-12nm。5.如权利要求书I所述的一种GaNHEMT低界面态绝缘栅的利记博彩app，其特征是所述的上述各步骤中，环境温度不超过100°c。
【专利摘要】本发明涉及的是一种GaN HEMT低界面态绝缘栅及利记博彩app，其结构是AlGaN/GaN异质结材料1上是SiN钝化层2，SiN钝化层2上是YO氧化层5，YO氧化层5上是HfO2介质6，HfO2介质6的中间是栅帽金属7。具利记博彩app分为： SiN保护介质生长；光刻栅脚图形；栅脚介质刻蚀；AlGaN层刻蚀；缓冲金属淀积；缓冲金属氧化；绝缘介质淀积；光刻栅帽图形；制作栅帽金属。本发明的优点：具有1）采用金属Y氧化形成的YO作为缓冲层，大大降低了绝缘层和半导体之间的界面态；2）所有工艺过程环境温度均不超过100℃，对GaN器件性能影响极小；3）整个制备工艺步骤简单，且与现有GaN器件制作工艺完全兼容的优点。
【IPC分类】H01L21/28, H01L29/423
【公开号】CN104952916
【申请号】CN201510203469
【发明人】孔岑, 廖蕾, 周建军, 孔月婵, 张凯
【申请人】中国电子科技集团公司第五十五研究所
【公开日】2015年9月30日
【申请日】2015年4月27日