[发明专利]增强氮化镓器件的介质膜粘附性PECVD薄膜的方法

说明书

本发明公开了增强氮化镓器件的介质膜粘附性PECVD薄膜的方法：(1)依次交替开/关沉积介质膜,获得介质膜厚度10‑40nm；(2)然后采用N2O和SiH4连续气流方式沉积介质膜,气体流量比例为1：2到1：10，沉积8‑15分钟，获得SiO₂厚度300‑600nm，然后重复步骤(1)进行脉冲沉积介质膜厚度10‑40nm的厚度；(3)在金属电极上增加Pd金属层，且厚度为20‑50nm，Pd金属层与介质膜结合形成PdO，用于增介质膜的质量和粘性。本发明可以在现有工艺基础上降低薄膜应力，提高薄膜质量，降低层间漏电流，提高器件的稳定性和可靠性。

技术领域

本发明涉及微电子技术领域，具体为增强氮化镓器件的介质膜粘附性PECVD薄膜的方法。

背景技术

氮化镓(GaN)材料和硅(Si)相比，具有更大的禁带宽度。同时GaN异质结具有较高的电子迁移率和二维电子气密度。所以，目前GaN材料在高电子迁移率晶体管(HEMT)、LED、光探测等电子器件或光电子器件领域被广泛的应用。薄膜沉积主要有两个用途，一个是表面钝化，一个是层间绝缘。表面钝化和层间绝缘是实现高性能GaN器件的关键技术。氮化镓器件的绝缘介质膜主要是SiO2和Si3N4,主要通过PECVD，ALD，LPCVD等方法实现。PECVD由于其生长速度快，生长温度低，可控性好，薄膜质量优良而备受青睐。

以GaN HEMT为例，广泛采取的制备方法是PECVD。采用SiH4+N2O在加热和等离子气氛下反应沉积SiO2,采用SiH4+NH3在加热和等离子气氛下反应沉积Si3N4。但是PECVD介质膜的应力一般很大，容易碎裂或剥离，在金属电极的粘附性非常差，如何生长低应力强粘附性的介质膜一直是困扰氮化镓器件工艺的一个关键问题，本发明提出一种基于PECVD技术的薄膜沉积方法，本发明通过脉冲式沉积和连续沉积交互更迭方式沉积高质量低应力介质薄膜，通过Pd金属作为金属电极和介质膜之间的过渡层，可以有效增强薄膜的粘附性，制备的器件可用于高压大功率应用场合。

发明内容

本发明的目的在于提供增强氮化镓器件的介质膜粘附性PECVD薄膜的作方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

增强氮化镓器件的介质膜粘附性PECVD薄膜的方法，包括下列步骤：

(1)氮化镓器件外延层结构分别为衬底层、缓冲层、氮化镓沟道材料层、AlN隔离层、AlGaN势垒层及帽层，AlGaN势垒层设有金属电极，在AlGaN势垒层表面用脉冲式PECVD沉积一层介质膜，然后依次交替气体开/关，获得介质膜厚度10-40nm；

(2)然后采用连续气流方式沉积介质膜,获得介质膜厚度300-600nm，然后重复步骤(1)进行脉冲沉积介质膜，获得介质膜厚度10-40nm；

(3)在金属电极上增加Pd金属层，Pd与介质膜结合形成PdO，用于增介质膜的质量和粘性，其中金属电极层为金属电极Ti、金属电极Au。

进一步，所述步骤(1)中介质膜为SiO₂，开启N₂O气体，然后关闭N₂O气体，开启SiH₄气体，然后关闭SiH₄气体，依次交替开/关N₂O和SiH₄沉积SiO₂。

进一步，所述步骤(1)中开启N₂O气体及开启SiH₄气体的时间均为5-10s。

进一步，所述步骤(1)中N₂O气体及SiH₄气体流量比例为1：2到1：10,重复交替开关操作10-20次，等离子体射频功率20w-100w。

进一步，所述步骤(2)中等离子体射频功率50w-150w，沉积时间8-15分钟。