[发明专利]一种应用于氮化镓晶体管的器件隔离方法

说明书

本发明涉及一种应用于氮化镓晶体管的器件隔离方法，包括以下步骤：a、清洗晶圆，旋涂正性光刻胶并进行前烘；b、对晶圆进行曝光、显影、后烘，得到隔离掩膜，使得晶体管区域保留光刻胶遮挡，且需要隔离的区域暴露出晶圆表面；c、采用等离子体对晶圆外延层进行刻蚀，形成一定深度的台面；d、采用等离子体处理晶圆表面，使隔离区域掺入负电荷补偿中心；e、去除光刻胶，完成器件隔离工艺。本发明采用GaN台面隔离技术与F基等离子体注入结合的方式，可有效提升器件隔离效果；该方法与台面隔离工艺一致、与注入隔离工艺类似，不会引入额外的工艺步骤。

技术领域

本发明涉及场效应晶体管(FET)领域和化合物半导体工艺领域，特别是涉及一种应用于氮化镓晶体管的器件隔离方法。

背景技术

GaN材料属于第三代半导体材料，具备禁带宽度大、击穿电场强度高等典型特点，十分适合用于制作高频大功率器件。目前GaN微电子器件的已经被广泛应用于军事通讯、雷达、电子对抗等国防军工领域，随着GaN晶圆成本的逐步下降以及GaN制造技术的不断成熟，未来GaN器件将在民用领域大放异彩。未来的5G通讯或许是GaN晶体管走向大规模应用的重要契机。

GaN电子器件的研究已开展二十年有余，其工艺制备技术也逐步成熟。对于晶体管制备关键技术之一的隔离工艺，目前GaN晶体管方面主要采用的无外乎两种方式：一是台面隔离，采用干法刻蚀GaN外延层，直至缓冲层，通过物理上的切断实现器件间的电学隔离；另一种方式是离子注入隔离，通过将N、B、F等离子注入到外延层，对载流子进行补偿，形成高阻层。

台面隔离技术具有以下缺点：1、台阶不宜过深，否则爬坡金属容易断裂，器件容易击穿；2、可能存在缓冲层漏电。

离子注入是平面化工艺，不会对外延结构造成改变，优势较多，为目前的主流技术，但离子注入隔离技术有以下不足之处：1、离子注入设备体积巨大、价格高昂，维护成本高；2、离子注入工艺效果主要取决于选用离子种类、注入能量、注入剂量，注入即定性，工艺可调整性较差；3、离子注入深度有限，可能存在缓冲层漏电。

发明内容

本发明的目的在于提供一种应用于氮化镓晶体管的器件隔离方法，采用GaN台面隔离技术与F基等离子体注入结合的方式，可有效提升器件隔离效果。

为了实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

本发明提供一种应用于氮化镓晶体管的器件隔离方法，包括以下步骤：

a、清洗晶圆，旋涂正性光刻胶并进行前烘；

b、对晶圆进行曝光、显影、后烘，得到隔离掩膜，使得晶体管区域保留光刻胶遮挡，且需要隔离的区域暴露出晶圆表面；

c、采用等离子体对晶圆外延层进行刻蚀，形成一定深度的台面；

d、采用等离子体处理晶圆表面，使隔离区域掺入负电荷补偿中心；

e、去除光刻胶，完成器件隔离工艺。

其中，步骤c和步骤d均在ICP-RIE设备中进行。

在ICP-RIE设备中，先采用Cl基等离子对晶圆进行刻蚀，形成一定深度的台面；再采用氟基等离子体处理晶圆表面，使隔离区域掺入氟基负电荷补偿中心。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、节省成本。本发明采用的核心设备为ICP-RIE，而ICP-RIE为GaN晶体管制备过程中必不可少之设备，省去离子注入机，可以极大的节省设备成本。

2、隔离效果更佳。采用GaN台面隔离技术与F基等离子体注入结合的方式，可有效提升器件隔离效果。

3、不引入额外工艺步骤，工艺兼容性强。该方法与台面隔离工艺一致、与注入隔离工艺类似，不会引入额外的工艺步骤。