[发明专利]GaN微波器件T型栅的制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体器件结构设计与制作方法，尤其是一种GaN微波器件T型栅的制作方法。

背景技术

GaN材料因其具有宽禁带、高临界击穿电场、高热导率、高载流子饱和漂移速度等优良特性, 决定了以其为基础的GaN基功率器件在微波、毫米波领域应用的优势。

频率特性的不断提高使GaN基功率器件的栅制作工艺主要采用非接触光刻技术（如电子束直写技术，步进式投影光刻技术等）进行栅制作，其常用的方法为：在GaN基片上涂敷三层光刻胶，并进行一次光刻得到栅光刻图形。这种方法最大的缺点在于对工艺条件要求较为苛刻，栅形状不易控制，且工艺的重复性和稳定性较差；而且所制作的T型栅结构中常出现栅足与介质膜之间存在空洞，栅金属无法填充满的弊端，如申请号为00105221.7和申请号为02124062.0的中国专利；空调的存在很大程度上降低了GaN基功率器件的可靠性。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种栅长容易控制、可靠性高的GaN微波器件T型栅的制作方法。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是所述T型栅的按照下述步骤进行制作：

①在GaN基片上生长高温介质层，所述高温介质层的成分为Si₃N₄；

②在所述高温介质层的上表面生长低温介质层，所述低温介质层的成分为SiO_xN_y；

③在上述低温介质层上采用单层光刻胶光刻出所需尺寸的栅凹槽的光刻图形，再采用干法刻蚀在所述低温介质层和高温介质层上刻蚀出栅凹槽，并去除剩余的光刻胶；

④在低温介质层上采用多层光刻胶光刻出与所述栅凹槽对准栅栅帽光刻图形；

⑤在上述栅帽光刻图形内制作GaN基体上的肖特基势垒栅。

优选的，所述高温介质层的厚度为100±20埃；所述低温介质层的厚度为1500±200埃。

优选的，步骤③中所述栅凹槽光刻图形采用感应耦合等离子体或者反应离子刻蚀工艺。

在步骤⑤之后还包括增加步骤⑥：在肖特基势垒栅表面淀积钝化层，所述钝化层的成分为Si₃N₄。

上述技术方案中采用高温介质膜与低温介质膜形成的复合介质膜的凹槽结构，将栅制作分成两步工艺，即通过复合介质膜凹槽控制栅长尺寸和肖特基势垒栅制作。由于采用单层胶光刻较易控制光刻图形的尺寸，从而提高了栅长尺寸的控制性；并利用复合介质膜刻蚀的不同选择比特性，得到了倒梯形的栅足形状，避免了T型栅结构中常出现的栅足与钝化层之间存在空洞的弊端，降低了栅寄生参数；另外，由于复合介质膜的存在，对肖特基势垒以外的表面区域起到钝化作用，因而显著减小器件的漏电，提高了器件的击穿电压，实现高电压工作，全面提高了器件性能。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：与常用的栅形貌一次直写技术不同，本发明对栅足尺寸的控制优势更为明显，也可更好地进行栅形貌的优化，有利于减小栅电阻和电容等寄生参数，从而提高器件的栅特性及噪声特性等，对器件频率特性也可有更高的可控性。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1-图7是本发明的T型栅制备过程中的剖面结构示意图。

具体实施方式

参看图1-图7，本发明的制备T型栅的步骤如下：

①在GaN基片1上生长高温介质层2，所述高温介质层2的成分为Si₃N₄。

首先对GaN基片1的表面进行清洗处理，清洗步骤为：三氯乙烷浸泡5-10分钟；丙酮浸泡5-10分钟；异丙醇浸泡5-10分钟；最后去离子水冲洗5-10分钟。

然后采用MOVCD（Metal-organic Chemical Vapor DePosition，金属有机化合物化学气相淀积法）生长工艺制作Si₃N₄，生长温度为1000℃-1200℃，Si₃N₄厚度100埃±20埃。

②在上述高温介质层2的上表面生长低温介质层3，所述低温介质层3的成分为SiO_xN_y