[发明专利]基于自对准技术的GaN基毫米波功率器件及其制备方法

说明书

本发明涉及一种基于自对准技术的GaN基毫米波功率器件及其制备方法，该方法包括：S1：在衬底上生长GaN基异质结；S2：在GaN基异质结上生长n⁺GaN帽层；S3：利用离子注入设备，在器件的两侧形成隔离区；S4：在欧姆区域的n⁺GaN帽层上淀积金属，形成源极和漏极；S5：在源极和漏极之外的区域淀积钝化层；S6：采用干法刻蚀工艺对栅极区域的钝化层进行刻蚀，形成凹槽；S7：采用干法刻蚀工艺对凹槽下方的n⁺GaN帽层进行自终止刻蚀，形成栅极凹槽；S8：在栅极凹槽侧壁淀积绝缘层，并在具有绝缘层的栅极凹槽淀积金属形成栅极。本发明的制备方法，与常规自对准工艺制备方法相比，避免了制备难度高、工艺复杂的MBE欧姆再生长环节，使得制备工艺更加简化。

技术领域

本发明属于半导体技术领域，具体涉及一种基于自对准技术的GaN基毫米波功率器件及其制备方法。

背景技术

收发系统中的射频功率放大器，其核心元器件通常是GaAs基HBT、pHEMT器件或Si基LDMOS器件。随着氮化物材料生长技术和器件工艺水平的提高，GaN基HEMT器件凭借其高工作频率、大输出功率密度、高效率等特点，在功放应用中大放异彩。伴随着5G时代的来临，尤其是毫米波应用的提出，Si器件的低工作频率以及GaAs器件的低输出功率将无法满足应用需求。因而，GaN器件成为5G毫米波应用以及未来6G应用的主力军。为此，GaN器件的工作频率需要进一步提升，以及在高工作频率下的输出功率和效率同时需要改善。

减小器件寄生电阻便能有效实现上述目标，具体方法包括减小器件接触电阻、异质结方块电阻和器件尺寸。例如，结合MBE欧姆再生长的自对准技术（常规自对准技术）最大程度减小接触电阻和器件尺寸。常规的自对准技术虽然可以实现极好的器件性能，但是，在器件制备过程中涉及“欧姆区域的氮化物低损伤刻蚀”、“欧姆区域的n⁺GaN MBE生长”、“SiO₂假栅（Dummy Gate）的BOE去除”等关键复杂工序，使得器件制备难度极高、制造成本加剧。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种基于自对准技术的GaN基毫米波功率器件及其制备方法。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

本发明提供了一种基于自对准技术的GaN基毫米波功率器件的制备方法，包括：

S1：在衬底上生长GaN基异质结；

S2：在所述GaN基异质结上生长n⁺ GaN帽层；

S3：利用离子注入设备，在器件的两侧形成隔离区；

S4：在欧姆区域的所述n⁺ GaN帽层上淀积金属，形成源极和漏极；

S5：在所述源极和所述漏极之外的区域淀积钝化层；

S6：采用干法刻蚀工艺对栅极区域的钝化层进行刻蚀，形成凹槽；

S7：采用干法刻蚀工艺对所述凹槽下方的n⁺ GaN帽层进行自终止刻蚀，形成栅极凹槽；

S8：在所述栅极凹槽侧壁淀积绝缘层，并在具有绝缘层的栅极凹槽淀积金属形成栅极。

在本发明的一个实施例中，所述S1包括：使用MOCVD设备在所述衬底上自下而上依次层叠生长GaN缓冲层、AlN插入层和势垒层，其中，

所述GaN缓冲层包括自下而上依次层叠设置的C掺杂GaN层以及非故意掺杂GaN层；

所述势垒层为AlN、ScAlN或InAlN中的一种。