[发明专利]一种GaN-HEMT器件上倾角结构的制备方法

说明书

本发明提供了一种GaN‑HEMT器件上倾角结构的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：在具有GaN‑HEMT外延结构晶圆的表面依次生长第一SiN层、多晶硅层、二氧化硅层与第二SiN层；光刻开口，然后依次刻蚀第二SiN层、二氧化硅层与多晶硅层，以形成一深沟槽，使多晶硅层的侧壁暴露；氧化处理光刻开口后的GaN‑HEMT，使多晶硅层形成倾角结构；刻蚀去除第二SiN层与二氧化硅层；刻蚀处理多晶硅层及第一SiN层使多晶硅层的倾角结构形貌转移至第一SiN层。本发明采用氧化多晶硅形成二氧化硅的方法形成倾角结构，通过调节氧化处理的条件实现对倾角结构的调控，更容易实现精确化控制，便于进行工业化生产。

技术领域

本发明属于半导体技术领域，涉及一种倾角结构的制备方法，尤其涉及一种GaN-HEMT器件上倾角结构的制备方法。

背景技术

GaN是研制微电子器件、光电子器件的新型半导体材料，其具有宽的直接带隙、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。

GaN/AlGaN异质结构是目前最具有吸引力的器件结构，因为GaN和AlGaN之间的极强的自发极化和压电极化效应，使得GaN/AlGaN之间形成高电子浓度和高电子迁移率的二维电子气(2-DEG)，电子浓度高达10¹²-10¹³cm^-2，电子迁移率可高达2000cm²/V；这使得GaN/AlGaN高电子迁移率晶体管(HEMT)成为氮化镓器件领域最为重要的器件类型。

为了进一步提升器件的性能，不同结构的GaN HEMT器件被不断提出。其中，在射频领域，通过在栅长方向上倾角刻蚀AlGaN势垒层，制成了栅长方向上不同深度的凹槽栅结构，该结构能够极大地提高器件的增益效果与线性度。GaN HEMT在电力电子器件领域，具有一定倾角的场板结构，可以替代传统的多场板结构，更好的降低器件反向工作时栅极处的电场强度。

CN 108417628A公开了一种GaN HEMT器件及制备方法，所述GaN HEMT器件包括衬底，衬底上表面由下至上依次设有GaN外延层和栅介质层，还包括贯穿栅介质层与GaN外延层接触的栅极、源电极和漏电极；栅介质层包括不同性质的第一栅介质层和第二栅介质层；第一栅介质层上开设有第一栅槽，第二栅介质层上开设有第二栅槽；第一栅槽侧壁倾角小于第二栅槽侧壁倾角。所述结构使第一栅槽侧壁倾角平缓，第二栅槽侧壁倾角陡直，减少了栅金属阻挡层形成的孔洞，同时减少了寄生电容。但其形成第一栅槽与第二栅槽的方法为光刻方法，需要控制不同区域的曝光量，这对光刻工艺的加工精度要求极高，工艺的重复性较差，难以实现大规模的工业应用。

CN 107634009A公开了一种GaM MOS-HEMT器件及其制备方法，该方法为：在GaN外延片上沉积氮化硅介质层，保护材料表面；刻蚀形成栅极窗口；在氮化硅介质层表面和栅极窗口内沉积多晶硅层；将多晶硅层氧化为SiO₂栅介质层；刻蚀形成欧姆接触孔；淀积欧姆金属并形成源漏电极；淀积栅电极金属并形成栅电极；表面保护并打开电极窗口。其中的栅介质层采用SiO₂薄膜构成，其致密性良好，陷阱电荷少，可降低GaN器件的栅极泄露电流，并能够使GaN器件具有较好的动态特性，可显著提升器件的性能和稳定性。但该方法无法用于制备具有倾角结构的场板结构。

现有技术中制备倾角结构的工艺复杂，在现有工艺精度的条件下，无法进行重复性能想好的工业生产。因此，需要提供一种精度可控且重复性能良好的倾角栅结构的制备方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种GaN-HEMT器件上倾角结构的制备方法，所述制备方法能够通过调控氧化条件进行倾角形貌的准确调控，便于具有倾角结构的GaN-HEMT器件的工业化生产。

为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供了一种GaN-HEMT器件上倾角结构的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：