[实用新型]一种选择区域外延的图形化掩膜制备及二次生长界面优化结构

说明书

本实用新型涉及半导体外延工艺的技术领域，更具体地，涉及一种选择区域外延的图形化掩膜制备及二次生长界面优化结构。一种选择区域外延的图形化掩膜制备及二次生长界面优化结构，其中，包括GaN基基板、在GaN基基板上沉积一层掩膜层、在掩膜层上部分覆盖一层的正性光刻胶，所述的GaN基基板上沉积AlGaN/GaN异质结构层，还包括AlGaN/GaN异质结构层上生长一层绝缘的栅介质层，在AlGaN/GaN异质结构层上的源极和漏极。本实用新型能有效去除掩膜残留元素或环境中其它杂质对GaN基材料产生的背景掺杂，抑制二次外延界面的漏电通道并改善接入区的材料质量，提升GaN功率器件的耐压水平。

技术领域

本实用新型涉及半导体外延工艺的技术领域，更具体地，涉及一种选择区域外延的图形化掩膜制备及二次生长界面优化结构。主要涉及ICP干法刻蚀图形化掩膜层，低损伤ICP干法刻蚀去除无掩膜区域一定厚度的GaN基基板材料，目的是抑制掩膜残留元素或环境中其它杂质对GaN基基板材料产生的背景掺杂，主要应用于GaN功率器件的制备。

背景技术

在半导体外延生长和器件制造领域，选择区域生长（SAG）技术被广泛应用于光电子、微电子器件的制备工艺及外延材料生长的质量控制中。目前，在GaN 功率器件的凹槽栅制备中，选择区域生长一般需要图形化的掩膜层来选择需要进行二次生长的区域。通常形成图形化掩膜层的方法有剥离工艺、湿法腐蚀及ICP刻蚀。

然而，选择区域生长中掩膜图形制备之前，GaN基基板暴露在空气中，基板表面存在空气氧化和多种杂质的玷污。此外，掩膜层生长温度较高，致密性较好，采用腐蚀工艺去除掩膜层时经常未能将掩膜层腐蚀干净，在选择生长区域界面会有一定残留，使得生长界面较为粗糙，难以成核生长，同时掩膜中某些施主杂质扩散可能使GaN基基板表面形成非故意掺杂，导致二次外延生长的异质结构与一次外延生长相比出现电子迁移率降低、载流子面密度过高（甚至于表现出体掺杂的现象）等，劣化器件的耐压特性。若过度延长掩膜层的腐蚀时间，由于湿法腐蚀的各项同性特性，栅极区域的掩膜层也将会被腐蚀掉，这样将导致整个凹槽栅制备工艺的失败。

SAG技术是目前用于实现GaN场效应晶体管的凹槽栅结构中最常用的方法之一，但在选择区域外延中二次外延界面仍存在以上问题，因此，若想通过选择区域外延方法制备性能优越的电子器件，提高器件的阈值电压和耐压水平，降低器件的导通电阻，就必须寻求一种选择区域生长界面优化结构，克服腐蚀工艺的缺点，从而获得更高的材料晶体质量，最终实现高性能的GaN 功率器件。

发明内容

本实用新型为克服上述现有技术所述的至少一种缺陷，提供一种选择区域外延的图形化掩膜制备及二次生长界面优化结构，解决现有的选择区域外延中因图形化掩膜层给二次生长界面带来的背景掺杂。

本实用新型的技术方案是：一种选择区域外延的图形化掩膜制备及二次生长界面优化结构，其中，包括GaN基基板、在GaN基基板上沉积一层掩膜层、在掩膜层上部分覆盖一层的正性光刻胶，所述的GaN基基板上沉积AlGaN/GaN异质结构层，还包括AlGaN/GaN异质结构层上生长一层绝缘的栅介质层，在AlGaN/GaN异质结构层上的源极和漏极。

所述的GaN基基板是单一成分的GaN、AlN等III-V族基板材料或具有不同成分的多层外延层材料。所述的掩膜层为但不限于SiO₂、SiN_x、Al₂O₃、HfO₂、MgO、Sc₂O₃、AlHfO_x、HfSiON等中的任一种。

本实用新型中，利用ICP干法刻蚀图形化掩膜层，同时采用低损伤ICP干法刻蚀进一步去除无掩膜区域一定厚度的GaN基基板材料，抑制掩膜残留元素或环境中其它杂质对二次外延界面产生的背景掺杂，此方法制作的GaN功率器件具有高导通高耐压等优良性能，具体包含以下步骤：

S1. 提供一种需要进行选择区域外延生长的GaN基基板；