[发明专利]增强型HEMT的p型氮化物栅的制备方法、增强型氮化物HEMT及其制备方法

说明书

本发明公开一种增强型HEMT的p型氮化物栅的制备方法、增强型氮化物HEMT及其制备方法，其中，p型氮化物栅的制备方法包括以下步骤：步骤S1：在异质结上依次沉积第一保护层、第二保护层和p型氮化物层；步骤S2：通过第一刻蚀去除栅极区域以外的p型氮化物层直至露出第二保护层，并形成p型氮化物栅；步骤S3：通过第二刻蚀去除栅极区域以外的第二保护层，选用的第二刻蚀使得在相同刻蚀条件下，第二刻蚀对第二保护层的刻蚀速率高于其对第一保护层的刻蚀速率。通过第一刻蚀去除p型氮化物层时，受损的第二保护层可以通过对第一保护层损伤较小的第二刻蚀去除，从而能够精确地控制刻蚀的深度和均匀性。

技术领域

本发明涉及增强型高电子迁移率晶体管技术领域，具体涉及一种增强型HEMT的p型氮化物栅的制备方法、增强型氮化物HEMT及其制备方法。

背景技术

氮化物半导体材料由于与传统的半导体材料相比具有较宽的带隙、较高的击穿电场、较高的电子密度以及较高的迁移率，在高电子迁移率晶体管(High Electron Mobilit_yTransistor，HEMT)中得到广泛的应用。为了提高HEMT中异质结内的二维电子气(Two-dimensional electron gas，2DEG)的浓度，以使HEMT具有更高的开关频率和更小的开态电阻，常会采用极性较大的材料来制备异质结，此时，虽然2DEG的浓度得到了提升，但是，制得的HEMT会因为栅极下方的2DEG在栅极零偏压时仍然存在而处于导通状态，需要施加负的栅偏压才能关断HEMT，在极大地增加电路的复杂性的同时降低了HEMT的实用性。

为此，人们通过在栅极所在的位置设置p型氮化物栅来耗尽栅极下方的2DEG，得到在零栅偏压下处于关断状态的增强型(又称常关型)HEMT。但是，采用刻蚀法制备p型氮化物栅时，由于一般利用干法刻蚀p型氮化物栅极区域以外的大面积p型氮化物，这类刻蚀工艺的均匀性控制十分困难，易出现因p型氮化物栅刻蚀深度不够导致的欠刻蚀，或出现因刻蚀深度超过p型氮化物栅厚度时损伤势垒层造成的过刻蚀，无论是欠刻蚀还是过刻蚀，都会降低增强型HEMT的导通电流，显著影响其工作性能。

发明内容

为了解决采用现有的刻蚀工艺制备增强型HEMT的p型氮化物栅时，易因欠刻蚀或过刻蚀导致增强型HEMT的导通电流降低的问题，发明人经过大量研究和实验，发现将p型氮化物层沉积在双保护层结构上，由此，在对p型氮化物进行刻蚀时，由于与p型氮化物层接近的第二保护层的保护和缓冲作用，可以完全将p型氮化物栅极区域以外的大面积p型氮化物去除，并且不会对器件工作所需的下层异质结结构造成损伤，避免因p型栅制备存在刻蚀误差而影响异质结结构的2DEG电学性能，以及所造成的增强型HEMT的导通电流降低的问题；而且，通过选用与第二保护层刻蚀选择比较高或刻蚀方法不同的材质制作第二保护层下方的第一保护层，从而在选用对第二保护层下方的第一保护层损伤较小或无损伤的刻蚀方法，去除第二保护层，可以获得表面无损伤或损伤较小的第一保护层，在表面无损伤或损伤较小的第一保护层上制作电极得到增强型氮化物高电子迁移率晶体管，能够提高增强型氮化物高电子迁移率晶体管的工作电流，使其导通电阻和动态电阻降低。

为此，根据本发明的一个方面，提供了一种增强型高电子迁移率晶体管的p型氮化物栅的制备方法，其包括以下步骤：

步骤S1：在异质结上依次沉积第一保护层、第二保护层和p型氮化物层；

步骤S2：通过第一刻蚀去除栅极区域以外的p型氮化物层直至露出第二保护层，在栅极区域内的p型氮化物层形成p型氮化物栅；

步骤S3：通过第二刻蚀去除栅极区域以外的第二保护层，其中，选用的第二刻蚀使得在相同刻蚀条件下，第二刻蚀对第二保护层的刻蚀速率高于其对第一保护层的刻蚀速率。

优选地，选用的第二刻蚀为具有在相同刻蚀条件下仅对第二保护层进行选择性刻蚀的特征，或者为具有在相同刻蚀条件下第二保护层与第一保护层的刻蚀选择比的范围为5-100_∶1的特征。