[发明专利]一种氮化镓增强型器件的制造方法

说明书

本发明提供了一种氮化镓增强型器件的制造方法，其采用干刻蚀和湿刻蚀结合的复合式刻蚀技术，对AlGaN/GaN屏蔽层表面的破坏性较低，且能够在刻蚀接近AlGaN/GaN屏蔽层时精准停止。该方法原理是在p‑GaN层下方设置AlN刻蚀停止层，然后配合复合式刻蚀进行p‑GaN层去除。由于AlN刻蚀停止层在氧化处理时，表层材料被氧化形成Al₂O₃提升了刻蚀选择比，可以改善刻蚀均匀性，进一步提升器件稳定性。另外复合式刻蚀技术相对传统干刻蚀，可以有效降低氮化镓增强型器件的表面粗糙度与去除表面损伤，提升器件开启电阻与崩溃电压特性。

技术领域

本发明涉及半导体光电器件技术领域，具体涉及一种氮化镓增强型器件的制造方法。

背景技术

一般传统的功率器件绝大部分是以硅(Silicon,Si)材料为主，主因是硅属于地球上含量较多的材料，价格便宜且在技术发展上也较其它材料成熟；但受限于材料的物理特性，加上基板的漏电损失较大，已经无法应用于高功率及高频电路，导致硅材料为主的器件在能源转换效率上出现了瓶颈，渐渐的将发展重心转移到宽带隙(Wide bandgap)半导体材料。

氮化镓与硅相比具有以下优势：如具有较宽的带隙(Eg)，较高的崩溃电场、电子迁移率(electron mobility)、电子饱和速度(electron saturation velocity)、热传导速率(thermal conductivity)等。氮化镓之所以具有上述优势，主要原因是氮化镓具有独特的极化效应，氮化镓和氮化铝镓异质接面处会形成一个三角位能井，引发一个具有高电子迁移率的二维电子气(2DEG)通道，对场效晶体管的性能很有帮助。

但因为氮化镓材料原始特性，氮化镓基器件一般为耗尽型器件。如果将其作为功率开关器件，会增加电路应用中的设计复杂度才能达成低功耗的效能。且新材料的制程对于传统硅制程有更多的要求，才能实现高稳定度的器件。所以对于氮化镓器件而言，需要能够实现增强型且达到可控制性、可操作性和可重复性，才能有利于工业化生产。

鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的目的在于提供一种氮化镓增强型器件的制造方法，该方法可有效提升器件稳定度以及提升刻蚀制程均匀性，更利于工业化生产。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

本发明涉及一种氮化镓增强型器件的制造方法，包括以下步骤：

1)在基底表面依次生长AlN成核层、AlN/GaN缓冲层和AlGaN/GaN屏蔽层；

2)通过外延技术在所述AlGaN/GaN屏蔽层表面依次生长AlN刻蚀停止层和p-GaN层，所述AlN成核层、AlN/GaN缓冲层、AlGaN/GaN屏蔽层、AlN刻蚀停止层和p-GaN层构成外延层；

3)在所述外延层表面定义出栅极区域和非栅极区域，并将非栅极区域作为刻蚀区；

4)采用复合式刻蚀，除去非栅极区域的p-GaN层；

5)在栅极区域的p-GaN层表面淀积金属层并制备栅极金属；

6)在AlGaN/GaN屏蔽层表面淀积金属层并制备源极金属和漏极金属。

进一步地，步骤1)中AlN成核层和AlN/GaN缓冲层是选择性制备的，即可以不生长AlN成核层和/或AlN/GaN缓冲层。

进一步地，步骤2)所述p-GaN层在刻蚀后形成栅极区域，是增强型器件的主要层。AlN层为刻蚀停止层，作用为增强氮化镓增强型器件的稳定性，AlGaN或GaN层作为屏蔽层，控制形成的2DEG。