[发明专利]基于表面处理及氧化工艺的GaN器件及其制备方法

权利要求书

1.一种基于表面处理及氧化工艺的GaN器件的制备方法，其特征在于，包括：

提供半导体衬底；

在所述半导体衬底上形成外延结构，所述外延结构包括GaN沟道层；

在所述外延结构中形成若干个间隔排布的器件隔离结构，所述器件隔离结构的底部低于GaN沟道层内形成的二维电子气，相邻所述器件隔离结构之间定义出器件区；

于所述器件区的所述外延结构上形成源极欧姆电极及漏极欧姆电极；

于所述器件区的源极欧姆电极及漏极欧姆电极周围的外延结构上形成自然氧化层，所述自然氧化层覆盖除所述源极欧姆电极和所述漏极欧姆电极之外的所述外延结构，形成所述自然氧化层的方法包括：将上一步得到的结构置于工艺腔室中，并向所述工艺腔室中通入臭氧，基于所述臭氧的表面处理形成所述自然氧化层，所述自然氧化层的厚度介于1-3nm之间；

于所述自然氧化层上进行原位沉积形成栅氧介质层，在原子层沉积腔室中基于原子层沉积工艺形成所述栅氧介质层，且基于所述原子层沉积腔室形成所述自然氧化层，形成所述栅氧介质层的氧源为臭氧。

2.根据权利要求1所述的基于表面处理及氧化工艺的GaN器件的制备方法，其特征在于，形成所述栅氧介质层之后还包括步骤：于所述源极欧姆电极与所述漏极欧姆电极之间的所述栅氧介质层上形成栅极金属电极。

3.根据权利要求1所述的基于表面处理及氧化工艺的GaN器件的制备方法，其特征在于，所述外延结构还包括过渡层、缓冲层及势垒层，其中，所述过渡层、所述缓冲层、所述GaN沟道层以及所述势垒层自下而上依次设置。

4.根据权利要求1所述的基于表面处理及氧化工艺的GaN器件的制备方法，其特征在于，形成所述器件隔离结构的方法包括：在所述外延结构中形成若干个间隔排布的隔离沟槽，所述隔离沟槽构成所述器件隔离结构，或者，通过离子注入在所述外延结构中形成若干个间隔排布的离子注入区，所述离子注入区构成所述器件隔离结构，或者，先进行离子注入形成离子注入区，再对所述离子注入区进行刻蚀，形成刻蚀沟槽及剩余注入区，所述刻蚀沟槽及所述剩余注入区构成所述器件隔离结构。

5.根据权利要求4所述的基于表面处理及氧化工艺的GaN器件的制备方法，其特征在于，当形成所述隔离沟槽时，采用氯基气氛刻蚀所述外延结构形成所述隔离沟槽；当形成所述离子注入区时，采用N离子或He离子进行所述离子注入。

6.根据权利要求1所述的基于表面处理及氧化工艺的GaN器件的制备方法，其特征在于，将上一步得到的结构置于工艺腔室中之前还包括步骤：先采用第一清洗剂对所述外延结构的上表面进行超声波清洗，再采用第二清洗剂对经过所述超声波清洗的结构进行表面处理，其中，所述第一清洗剂包括丙酮、甲醇、异丙醇，所述第二清洗剂包括盐酸、氢氟酸。

7.一种基于表面处理及氧化工艺的GaN器件，其特征在于，所述GaN器件包括：

半导体衬底；

外延结构，形成于所述半导体衬底上，所述外延结构包括GaN沟道层；

若干个间隔排布的器件隔离结构，形成于所述外延结构中，所述器件隔离结构的底部低于GaN沟道层内形成的二维电子气，相邻所述器件隔离结构之间定义出器件区；

源极欧姆电极及漏极欧姆电极，形成于所述器件区的所述外延结构上；

自然氧化层，形成于所述器件区的所述源极欧姆电极及所述漏极欧姆电极周围的所述外延结构上，所述自然氧化层覆盖除所述源极欧姆电极和所述漏极欧姆电极之外的所述外延结构，所述自然氧化层基于臭氧的表面处理形成，所述自然氧化层的厚度介于1-3nm之间；以及

栅氧介质层，通过原位沉积形成于所述自然氧化层上，所述自然氧化层及所述栅氧介质层基于同一原子层沉积腔室形成，且形成所述栅氧介质层的氧源为臭氧。

8.根据权利要求7所述的基于表面处理及氧化工艺的GaN器件，其特征在于，所述GaN器件还包括栅极金属电极，所述栅极金属电极形成于所述源极欧姆电极与所述漏极欧姆电极之间的所述栅氧介质层上；所述外延结构还包括过渡层、缓冲层及势垒层，其中，所述过渡层、所述缓冲层、所述GaN沟道层以及所述势垒层自下而上依次设置。