[发明专利]一种低损伤GaN/AlGaN HEMT栅槽刻蚀方法

说明书

本发明涉及半导体制造技术领域，公开了一种低损伤GaN/AlGaN HEMT栅槽刻蚀方法，包括如下内容：在GaN/AlGaN HEMT外延结构上形成刻蚀阻挡层；对所述刻蚀阻挡层进行图形化，露出预设为栅部分的GaN/AlGaN外延结构的表面；将所述露出预设为栅部分的GaN/AlGaN HEMT外延结构的表面置于浸没有HBr与He的刻蚀气体的刻蚀机内，并加以偏置电压，以刻蚀所述预设为栅部分的GaN/AlGaN外延结构的表面到指定深度，形成栅槽结构，进而降低了刻蚀粒子对GaN/AlGaN HEMT的栅槽的影响，降低了栅槽的刻蚀损伤，提高了器件电性和良率。

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种低损伤GaN/AlGaN HEMT栅槽刻蚀方法。

背景技术

GaN材料具有禁带宽度宽、电子迁移率高、击穿电场高、输出功率大且耐高温的特点，基于GaN材料的AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)可以工作在高频和高压下，输出功率大和导通电阻小，在最近十几年成为了微波功率器件及电力电子领域的研究热点。

常规工艺制作的AlGaN/GaN HEMT均为耗尽型(阈值电压Vth＜0V)。因为要使用负的开启电压，耗尽型HEMT比增强型(Vth＞0V)HEMT电路设计要复杂得多，这增加了HEMT电路的尺寸和成本。目前的主要解决AlGaN/GaN HEMT的阈值电压小于零的方法之一是采用刻蚀凹栅槽，刻蚀凹栅槽能降低栅极到沟道的距离从而提高栅极对于沟道的耗尽，能够有效提高器件的阈值电压成正值。同时，凹栅槽刻蚀能够提高器件跨导，提高AlGaN/GaN HEMT的高频性能。

现有凹栅槽型AlGaN/GaN HEMT器件的刻蚀工艺广泛存在等离子体对界面的损伤，等离子体损伤可分为三种类型：(1)在刻蚀过程中由于高能粒子轰击而造成的物理损伤与等离子体的高化学活性造成表层元素组分改变；(2)在刻蚀表面由于反应化合物引起的化学污染；(3)与射频电场相关的电子损伤及充电效应、等离子体非均匀性、偏压非均匀性以及电子阴影效应。

在等离子刻蚀工艺中，采用Cl₂/Ar或CF₄/Ar气体刻蚀的技术比较成熟，主要应用在台面刻蚀，其刻蚀损伤和残留物限制了其在凹栅槽刻蚀时的应用。

黄俊等人提出采用Cl₂/Ar/C₂H₄混合气体刻蚀，通过引入小流量具有钝化缓冲作用的C₂H₄降低离子物理轰击作用，从而达到减小凹栅刻蚀表面粗糙度并降低刻蚀损伤的作用；B.Rong等人提出采用BCl₃/Cl₂/Ar或在Cl₂/Ar刻蚀后采用N₂等离子体处理的方式修复由等离子体刻蚀带来的元素失配，减少对其氯气或碳的氟化物通常作为主刻蚀气体；A.T.Ping等人较早尝试化学活性较低的HBr：Ar及HBr:H₂的组合气体；然而Kataoka等人通过俄歇电子能谱及X射线吸收谱等发现在纯Ar等离子体刻蚀条件下即会产生GaN的N元素被选择性刻蚀，从而使Ga面形成悬挂键，当暴露在空气环境中时表面也极易氧化形成Ga-O键。Ⅲ-Ⅴ族化合物的刻蚀损伤主要源自于等离子体对于材料表面的物理轰击。目前针对GaN/AlGaNHEMT的栅槽刻蚀尚不能较好地解决刻蚀损伤的问题。

发明内容

本发明为了解决现有技术中在对GaN/AlGaN HEMT的栅槽的刻蚀存在有刻蚀损伤的技术问题，进而提供了一种低损伤GaN/AlGaN HEMT栅槽刻蚀方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种低损伤GaN/AlGaN HEMT栅槽刻蚀方法，包括如下内容：

在GaN/AlGaN HEMT外延结构上形成刻蚀阻挡层；