[发明专利]一种具有凹槽栅的增强型氮化镓异质结HEMT的刻蚀方法有效
| 申请号： | 201811230221.2 | 申请日： | 2018-10-22 |
| 公开（公告）号： | CN109390234B | 公开（公告）日： | 2022-03-22 |
| 发明（设计）人： | 周炳;陈雨雁 | 申请（专利权）人： | 张家港意发功率半导体有限公司 |
| 主分类号： | H01L21/335 | 分类号： | H01L21/335;H01L21/311;H01L21/66 |
| 代理公司： | 常州智慧腾达专利代理事务所(普通合伙) 32328 | 代理人： | 曹军 |
| 地址： | 215600 江苏省苏*** | 国省代码： | 江苏;32 |
| 权利要求书： | 查看更多 | 说明书： | 查看更多 |
| 摘要： | |||
| 搜索关键词： | 一种 具有 凹槽 增强 氮化 镓异质结 hemt 刻蚀 方法 | ||
1.一种具有凹槽栅的增强型氮化镓异质结HEMT的刻蚀方法，其包括以下步骤：
S100：在半导体衬底为Si的表面形成GaN/AlGaN多层外延材料层，所述外延材料层自下往上依次包括：缓冲层、多层外延层以及帽层，多层外延层包括2μm GaN层、0.9nm AlN层以及23nm AlGaN层；其中，缓冲层为0.8 μmAlN层，帽层为2.7nm GaN层；
S200：在GaN/AlGaN多层外延材料层的表面形成刻蚀阻挡层，刻蚀阻挡层为35nm Al2O3层；
S300：将刻蚀阻挡层的中间部分通过光刻做出栅极图形形成凹槽，将帽层表面暴露出来；
S400：使用氧等离子体对暴露出来的帽层进行氧化处理以形成第一氧化层，氧等离子体的源功率为200W，反应时压强为50Pa，温度是100℃；
S500：将刻蚀气体Cl2和Ar激发成等离子体，采用Cl2和Ar等离子体对步骤S400中形成的第一氧化层进行刻蚀以除去第一氧化层，Cl2和Ar等离子体源功率为220W，流量比为Cl2/Ar=28 sccm /7sccm，反应时压强为1.0Pa，偏置电压为40V；
S600：使用氧等离子体对经步骤S500处理后暴露出来的AlGaN层进行氧化处理以形成第二氧化层，氧等离子体的源功率为200W，反应时压强为50Pa，温度是100℃；
S700: 将刻蚀气体Cl2和Ar激发成等离子体，采用Cl2和Ar等离子体对步骤S600中形成的第二氧化层进行刻蚀，以去除第二氧化层，其中，第二氧化层的刻蚀速率为29nm/min；
S800：重复步骤S600和步骤S700，采用紫外激光测厚仪监测凹槽处的增强型氮化镓异质结HEMT的厚度，同时配合使用质谱仪来监测Al离子浓度，经过三次刻蚀循环，最后测得AlGaN层的厚度为5.5nm。
2.一种具有凹槽栅的增强型氮化镓异质结HEMT的刻蚀方法，其包括以下步骤：
S100：在半导体衬底为Si的表面形成GaN/AlGaN多层外延材料层，所述外延材料层自下往上依次包括：缓冲层、多层外延层以及帽层，其中，缓冲层为1.0 μmAlN层，帽层为3nm GaN层，多层外延层包括1.8μm GaN层、1.1nm AlN层、26nm AlGaN层；
S200：在GaN/AlGaN多层外延材料层的表面形成刻蚀阻挡层，刻蚀阻挡层为40nm Al2O3层；
S300：将刻蚀阻挡层的中间部分通过光刻做出栅极图形形成凹槽，将帽层表面暴露出来；
S400：使用氧等离子体对暴露出来的帽层进行氧化以形成第一氧化层，氧等离子体的源功率为300W，反应时压强为45Pa，温度是95℃；
S500：将刻蚀气体Cl2和Ar激发成等离子体，采用Cl2和Ar等离子体对步骤S400中形成的第一氧化层进行刻蚀，Cl2和Ar等离子体源功率为200W，流量比为Cl2/Ar=32 sccm /8sccm，反应时压强为1.1Pa，偏置电压为36V；
S600：使用氧等离子体对经步骤S500处理后暴露出来的AlGaN层进行氧化处理以形成第二氧化层，氧等离子体的源功率为300W，反应时压强为45Pa，温度是95℃；
S700：将刻蚀气体Cl2和Ar激发成等离子体，采用Cl2和Ar等离子体对步骤S600中形成的第二氧化层进行刻蚀，以去除第二氧化层，其中，第二氧化层的刻蚀速率为30nm/min；
S800：重复步骤S600和步骤S700，采用紫外激光测厚仪监测凹槽处的增强型氮化镓异质结HEMT的厚度，计算得到剩余AlGaN层的厚度，同时配合使用质谱仪来监测Al离子浓度，经过三次刻蚀循环，最后测得AlGaN层的厚度为5.2nm。
3.一种具有凹槽栅的增强型氮化镓异质结HEMT的刻蚀方法，其包括以下步骤：
S100：在半导体衬底为Si的表面形成GaN/AlGaN多层外延材料层，所述外延材料层自下往上依次包括：缓冲层、多层外延层以及帽层，其中，缓冲层为1.2 μmAlN层，帽层为3.3nmGaN层，多层外延层包括2.2μm GaN层、1.1nm AlN层以及29nm AlGaN层；
S200：在GaN/AlGaN多层外延材料层的表面形成刻蚀阻挡层，刻蚀阻挡层为45nm Al2O3层；
S300：将刻蚀阻挡层的中间部分通过光刻做出栅极图形形成凹槽，将帽层表面暴露出来；
S400：使用氧等离子体对暴露出来的帽层进行氧化处理以形成第一氧化层，氧等离子体的源功率为400W，反应时压强为55Pa，温度是105℃；
S500：将刻蚀气体Cl2和Ar激发成等离子体，采用Cl2和Ar等离子体对S400形成的第一氧化层进行刻蚀，Cl2和Ar等离子体源功率为190W，流量比为Cl2/Ar=36 sccm /9sccm，反应时压强为1.2Pa，偏置电压为42V；
S600：使用氧等离子体对经步骤S500处理后暴露出来的AlGaN层进行氧化处理以形成第二氧化层，氧等离子体的源功率为400W，反应时压强为55Pa，温度是105℃；
S700: 将刻蚀气体Cl2和Ar激发成等离子体，采用Cl2和Ar等离子体对步骤S600中形成的第二氧化层进行刻蚀，以去除第二氧化层，其中，第二氧化层的刻蚀速率为31nm/min；
S800：重复步骤S600和步骤S700，采用紫外激光测厚仪监测凹槽处的增强型氮化镓异质结HEMT的厚度，计算得到剩余AlGaN层的厚度，同时配合使用质谱仪来监测Al离子浓度，经过三次刻蚀循环，最后测得AlGaN层的厚度为4.9nm。
该专利技术资料仅供研究查看技术是否侵权等信息，商用须获得专利权人授权。该专利全部权利属于张家港意发功率半导体有限公司，未经张家港意发功率半导体有限公司许可，擅自商用是侵权行为。如果您想购买此专利、获得商业授权和技术合作，请联系【客服】
本文链接：http://www.vipzhuanli.com/pat/books/201811230221.2/1.html，转载请声明来源钻瓜专利网。
- 上一篇：一种沟槽式肖特基的制造方法
- 下一篇：半导体结构及其形成方法
- 同类专利
- 专利分类
H01L 半导体器件；其他类目中不包括的电固体器件
H01L21-00 专门适用于制造或处理半导体或固体器件或其部件的方法或设备
H01L21-02 .半导体器件或其部件的制造或处理
H01L21-64 .非专门适用于包含在H01L 31/00至H01L 51/00各组的单个器件所使用的除半导体器件之外的固体器件或其部件的制造或处理
H01L21-66 .在制造或处理过程中的测试或测量
H01L21-67 .专门适用于在制造或处理过程中处理半导体或电固体器件的装置；专门适合于在半导体或电固体器件或部件的制造或处理过程中处理晶片的装置
H01L21-70 .由在一共用基片内或其上形成的多个固态组件或集成电路组成的器件或其部件的制造或处理；集成电路器件或其特殊部件的制造
