[发明专利]一种高可靠性低接触电阻型GaN基器件及其制作方法

说明书

本发明提供一种高可靠性低接触电阻型GaN基HEMT器件及其制作方法。所述方法包括在包括衬底层、成核层、缓冲层、沟道区、插入层、势垒层和GaN帽层的外延基片上沉积氧化硅掩膜；在氧化硅掩膜上沉积氧化铝掩膜；在氧化铝表面光刻出源漏电极区域并刻蚀出向下延伸至沟道区的凹槽；利用湿法工艺在氧化铝/氧化硅掩膜边缘制作出undercut结构；在凹槽中生长重掺杂的n⁺材料；利用湿法腐蚀去除掩膜及掩膜上的多晶材料；制备源漏金属电极；沉积钝化层并在钝化层上制备通孔和凹槽；在所述凹槽上制备栅电极；进行金属互连。本发明可以明显改善欧姆再生长区域边缘形貌，提升器件的可靠性。

技术领域

本发明属于微电子技术领域，涉及一种高可靠性低接触电阻型GaN基器件及其制作方法。

背景技术

GaN由于其优异的材料特性，如高迁移率，高击穿电场，高电子饱和速率等，在毫米波以及太赫兹放大器领域显示出极大的应用潜能。自从氮化镓基HEMTs器件第一次被报道至今，材料和器件工艺不断成熟，为了实现更高的工作频率和工作效率，GaN基毫米波器件源漏间距不断缩小，器件的寄生电阻尤其是欧姆接触电阻的影响也日益明显。高温合金化欧姆接触方法逐渐不能满足GaN基毫米波器件的发展需求。欧姆再生长工艺由于其能够实现更低的欧姆接触电阻，更小的源漏间距，近年来受到广泛关注。

目前报道的欧姆再生长技术的实现主要有两种途径：一种是利用氧化硅作为二次外延的掩膜，在源电极和漏电极区域刻蚀出延申至沟道区的凹槽，然后利用分子束外延(molecular beam epitaxy，MBE)或MOCVD(Metal-organic Chemical Vapor Deposition，金属有机化合物化学气相沉淀)外延高掺杂的n⁺-GaN或n⁺-InGaN材料；另外一种则不需要SiO₂，直接在GaN材料表面的源电极和漏电极区域刻蚀出延申至沟道区的凹槽，然后利用MBE或MOCVD进行外延。后者在外延完成后源漏电极之间的GaN表面被高掺杂的n⁺材料覆盖，需要通过光刻和干法刻蚀将这部分n⁺材料去除，这一过程对光刻精准度和刻蚀工艺要求较高，光刻偏差可能导致源漏区域边缘n⁺材料不一致，工艺可重复性较差。前者可以采用湿法腐蚀代替干法刻蚀工艺，但是在外延完成后SiO₂表面会被多晶的n⁺-GaN或n⁺-InGaN材料覆盖，针对这一问题目前的解决方法是对样片表面进行化学机械抛光，去除SiO₂表面覆盖的n⁺-GaN，再利用湿法工艺将氧化硅掩膜去除。

但是这一方法有一弊端，化学机械抛光只能去除SiO₂上表面覆盖的n⁺材料，在SiO₂侧壁覆盖的n⁺材料依旧没有被去除，在SiO₂去除后，源漏再生长区域边缘会留下较粗糙的毛刺，会明显影响器件的可靠性，限制器件尺寸的进一步减小。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种高可靠性低接触电阻型GaN基HEMT器件及其制作方法。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

本发明实施例提供了一种高可靠性低接触电阻型GaN基HEMT器件的制备方法，包括以下步骤：

选取衬底层；

在衬底层上从下至上依次生长成核层、缓冲层、GaN沟道层、AlN插入层、势垒层和GaN帽层；

在所述GaN帽层上生长SiO₂掩膜层；

在所述SiO₂掩膜层上生长上层掩膜层，所述上层掩膜层的材料包括Al₂O₃或者SiN；

在所述上层掩膜层上光刻出源电极图形区域和漏电极图形区域；