[发明专利]Ⅲ族氮化物增强型HEMT器件及其制造方法

说明书

本发明揭示了一种Ⅲ族氮化物增强型HEMT器件及其制造方法，所述制造方法包括：提供衬底；在衬底上外延生长Ⅲ族氮化物异质结，Ⅲ族氮化物异质结包括沟道层及势垒层，沟道层中形成有二维电子气；刻蚀势垒层及部分沟道层，形成源极区域和漏极区域；在源极区域和漏极区域中分别形成源极和漏极；在势垒层及源极和漏极上方外延生长第一钝化层；刻蚀第一钝化层，在源极和漏极上方分别形成源极窗口和漏极窗口，在源极窗口和漏极窗口之间形成贯穿第一钝化层的栅极窗口；采用电感耦合等离子体系统对栅极窗口下方的Ⅲ族氮化物异质结进行氧化工艺，形成绝缘介质层；在栅极窗口中形成栅极。本发明可精确控制绝缘介质层的生长速率和厚度，且能达到低损伤的效果。

技术领域

本发明属于半导体技术领域，具体涉及一种半导体器件及其制造方法。

背景技术

氮化镓(GaN)基高电子迁移率晶体管(HMET)因氮化镓材料具有宽带隙(3.4eV)、高电子迁移率和高击穿电场等特性，从而可满足高效率、高耐压的功率电子应用需求。传统的铝镓氮/氮化镓高电子迁移率晶体管由于铝镓氮/氮化镓(AlGaN/GaN)界面可自发极化形成高浓度的载流子，沟道调制机制属于耗尽型(D-mode)。然而，从应用的安全操作和低功耗角度考虑，增强型(E-mode)功率晶体管更受到电路设计人员的青睐，采用增强型功率晶体管可避免使用负压电源以简化栅极驱动电路的设计。

目前，主流的几种制作氮化镓增强型器件的技术包括栅极凹槽、氟离子注入和p型氮化镓栅极等。其中：栅极凹槽技术需要用到刻蚀工艺，而刻蚀工艺带来的损伤会导致栅极漏电增加且阈值电压不均匀；氟离子注入技术会有高场和高温应力下阈值电压的稳定性差的问题；p型氮化镓栅极技术需要额外生长一层p型氮化镓外延，此技术成本较高，p型氮化镓的生长均匀性和镁(Mg)激活是该技术的难点，而且需要刻蚀去除栅极区域以外部分的p型氮化镓，该过程同样会带来刻蚀损伤，导致晶体管界面特性变差，同时，p型氮化镓栅极耐压较低，通常小于+7V，这增加了电路设计的难度。

因此，针对上述技术问题，有必要提供一种Ⅲ族氮化物增强型HEMT器件及其制造方法。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种Ⅲ族氮化物增强型HEMT器件及其制造方法。

为了实现上述目的，本发明一实施例提供的技术方案如下：

一种Ⅲ族氮化物增强型HEMT器件的制造方法，所述制造方法包括：

提供衬底；

在衬底上外延生长Ⅲ族氮化物异质结，Ⅲ族氮化物异质结包括沟道层及势垒层，沟道层中形成有二维电子气；

刻蚀势垒层及部分沟道层，形成源极区域和漏极区域；

在源极区域和漏极区域中分别形成源极和漏极；

在势垒层及源极和漏极上方外延生长第一钝化层；

刻蚀第一钝化层，在源极和漏极上方分别形成源极窗口和漏极窗口，在源极窗口和漏极窗口之间形成贯穿第一钝化层的栅极窗口；

采用电感耦合等离子体系统对栅极窗口下方的Ⅲ族氮化物异质结进行氧化工艺，形成绝缘介质层；

在栅极窗口中形成栅极。

一实施例中，所述栅极窗口下方的部分势垒层被氧化形成绝缘介质层，绝缘介质层的下表面位于沟道层和势垒层的界面上方，绝缘介质层下方势垒层的厚度小于或等于10nm；或，

所述栅极窗口下方的全部势垒层被氧化形成绝缘介质层，绝缘介质层的下表面位于沟道层和势垒层的界面处；或，

所述栅极窗口下方的全部势垒层及部分沟道层被氧化形成绝缘介质层，绝缘介质层的下表面位于沟道层和势垒层的界面下方。