[发明专利]一种氮化镓器件的加工方法和氮化镓器件

说明书

技术领域

本发明涉及半导体领域，尤其涉及一种氮化镓器件的加工方法和氮化镓器件。

背景技术

目前，国际半导体产业已经进入以氮化镓（GaN）材料、碳化硅（SIC）材料和金刚石等为代表的第三代宽禁带半导体时代。氮化镓材料具有宽的直接带隙，强的原子键、高的热导率、化学稳定性好等性质和强的抗辐照能力，在光电子、高温大功率器件和高频微波器件应用方面有着广阔的前景。

绝大部分氮化镓器件的制作工艺为：在衬底材料上外延生长成氮化铝晶核（AlN nucleation），在成核层上生长氮化镓外延，在氮化镓外延生长氮化镓层，然后在氮化镓层上生长一层硅搀杂的氮化铝镓（AlGaN），在氮化铝镓和氮化镓的沟道之间形成二维电子气和异质结沟道，最后用一薄的钝化层保护二维电子气和异质结沟道的表面。

在制作以氮化镓材料为基础的二极管、晶体管和光探测器等氮化镓器件的过程中，需要对氮化镓器件进行刻蚀。刻蚀技术一般分为：湿法刻蚀技术和干法刻蚀技术。湿法刻蚀利用通过化学溶液的化学反应将不需要的薄膜去掉的图形转移方法，由于氮化镓材料具有高的结合键能，稳定的化学性质（几乎不被任何酸腐蚀），氮化镓材料在一般溶液中几乎不溶解。因此，氮化镓器件的刻蚀一般不采用湿法刻蚀，而采用干法刻蚀。干法刻蚀利用具有一定能量的离子或原子通过离子的物理轰击或化学腐蚀，或者两种的协同作用，以达到刻蚀的目的。

由于现有技术中氮化镓器件的特殊结构和刻蚀特性，现有技术中存在如下技术问题：

问题一：

如图1所示，在氮化镓器件的源极（S）和漏极（D）之间具有台阶。在该氮化镓器件的表面垫积金属层后，对该金属层进行刻蚀，由于该氮化镓器件的表面垫积的金属层会与上述台阶的侧壁形成90°的直角，还由于对氮化镓器件进行刻蚀时需要硅片（wafer）的放置方向与刻蚀气流垂直才能得到良好的刻蚀特性，因此垫积在该氮化镓器件的台阶的侧壁上的金属很难被刻蚀干净，会在氮化镓器件的表面与上述台阶的侧壁之间的90°直角内残留，导致源极（S）和漏极（D）短接互连，造成氮化镓器件短路。

图2和图3为图1所示的氮化镓器件沿栅极（AA’方向）的切面图。

图2为金属刻蚀前的该氮化镓器件的形貌，可见此时，在该氮化镓器件的表面垫积的金属层与该氮化镓器件的台阶的侧壁金属形成了90°的直角。

图3为金属刻蚀后的该氮化镓器件的形貌，可见此时，对该氮化镓器件进行金属刻蚀后，在该氮化镓器件的表面与上述台阶的侧壁之间的90°的直角内存在部分难以刻蚀掉的侧壁金属残留，该侧壁金属残留导致氮化镓器件的源极（S）和漏极（D）形成短接互连，造成氮化镓器件短路。

问题二：

图4为图1沿栅极方向（AA’方向）的切面图。

如图4所示，在氮化镓器件的氮化镓层和氮化铝镓层之间具有特殊的导电沟道。由于氮化镓器件的特殊导电层为一层很薄的二维电子气，在氮化镓器件上制作栅极金属时，当栅极金属横跨整个台阶时，栅极金属会与上述导电沟道相接，导致氮化镓器件漏电。

发明内容

本发明实施例提供一种氮化镓器件的加工方法和氮化镓器件，用于防止由于氮化镓器件的源级（S）和漏极（D）短接互连造成的氮化镓器件短路、以及由于氮化镓器件的栅极金属和氮化镓器件的导电沟道相接造成的氮化镓器件漏电的问题。

在所述氮化镓器件的表面垫积一层氧化层，所述氧化层的材质为电绝缘材质；

对所述氧化层进行刻蚀，以保留所述氮化镓器件的台阶的侧壁上的氧化层、并去除掉所述台阶的侧壁之外的其他部分的氧化层。

一种氮化镓器件，该氮化镓器件包括：

台阶、分别位于所述台阶的左右两侧的源级（S）和漏极（D）、和横跨所述台阶的栅极（G）；以及，

在所述台阶的侧壁上垫积有氧化层，所述氧化层的材质为电绝缘材质。

本发明实施例中，在氮化镓器件的表面垫积一层氧化层，所述氧化层的材质为电绝缘材质，对所述氧化层进行刻蚀，以保留所述氮化镓器件的台阶的侧壁上的氧化层、并去除掉所述台阶的侧壁之外的其他部分的氧化层。

如图6所示，在氮化镓器件的台阶的侧壁上形成了一层氧化层，即侧墙。加入该侧墙后，使台阶的侧壁上的氧化层与氮化镓器件的表面之间的角度远大于90°。在对氮化镓器件的表面垫积的金属层进行刻蚀时，可以完全的去除掉该台阶的前后两侧的金属层，避免金属刻蚀中台阶的前后两侧的侧壁金属残留。有效的防止氮化镓器件的源级和漏极之间的短接互连。并且，可以有效的隔离氮化镓器件的栅极金属和导电沟道，从而保护该氮化镓器件的导电沟道，防止该氮化镓器件漏电。