[发明专利]一种低射频损耗的硅基氮化镓射频功率器件及其制备方法

权利要求书

1.一种低射频损耗的硅基氮化镓射频功率器件的制备方法，其特征在于，包括：

S1：选取电阻率为10Ω.cm-20000Ω.cm的Si衬底，并根据所述Si衬底的不同电阻率在所述Si衬底的正面生长不同厚度的单晶α-Al₂O₃隔离层；

S2：在所述单晶α-Al₂O₃隔离层上生长AlGaN/GaN异质结外延结构；

S3：在所述AlGaN/GaN异质结外延结构上形成源、漏欧姆接触、台面隔离及钝化层，形成栅极以及互连金属，完成器件正面工艺；

S4：在对器件正面进行保护的条件下对所述Si衬底的背面进行超深度刻蚀，以暴露栅极与漏极的竖直方向之间区域的所述单晶α-Al₂O₃隔离层完成器件背面工艺，从而制成所述低射频损耗的硅基氮化镓射频功率器件；

所述S1包括：

S11：选取Si衬底并对所述Si衬底进行预处理；

S12：将所述Si衬底放入反应室，温度调节至600℃，通入O₂，以Ar作为载气将三甲基铝携带至反应室，反应室压强为50mbar，O₂与三甲基铝反应以在所述Si衬底上生长厚度为25nm-75nm的单晶α-Al₂O₃隔离层；

所述S2包括：

S21：在所述单晶α-Al₂O₃隔离层上依次生长第一氮化铝成核层和第二氮化铝成核层；

S22：在所述第二氮化铝成核层上依次生长铁掺氮化镓缓冲层、未掺杂氮化镓缓冲层、氮化镓沟道层、氮化铝插入层、铝镓氮势垒层以及氮化镓帽层；

所述S3包括：

S31：在所述氮化镓帽层上形成源极和漏极，并在所述氮化镓帽层、所述源极和所述漏极上生长Si₃N₄钝化层；

S32：采用步进式光刻技术在所述Si₃N₄钝化层边缘进行台面隔离光刻并进行台面刻蚀隔离，形成有源器件区域和无源台面区域；

S33：在所述Si₃N₄钝化层上刻蚀后形成栅极；

S34：在所述栅极、源极和漏极上形成互连金属，完成器件正面工艺；

所述S4包括：

S41：利用高温石蜡与SiC载片覆盖器件正面；

S42：对所述Si衬底的背面刻蚀，以暴露所述栅极与所述漏极的竖直方向之间的单晶α-Al₂O₃隔离层；

S43：利用N₂O对所述Si衬底背面的刻蚀区域进行损伤修复处理，完成器件背面工艺；

S44：去掉所述高温石蜡与SiC载片，完成器件制作工艺。

2.根据权利要求1所述的低射频损耗的硅基氮化镓射频功率器件的制备方法，其特征在于，所述S21包括：

S211：将反应室温度调节至900℃，通入NH₃，以H₂作为载气将三甲基铝携带至反应室，NH₃与三甲基铝反应6-12min，以在所述单晶α-Al₂O₃隔离层上生成第一氮化铝成核层；

S212：将反应室温度调节至1250℃，通入NH₃，以H₂作为载气将三甲基铝携带至反应室，NH₃与三甲基铝反应24-48min，以在所述第一氮化铝成核层上生成第二氮化铝成核层。