一种GaN基HEMT器件的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种GaN基HEMT器件的制备方法。所述制备方法包括：提供外延结构，在外延结构的第二半导体层上形成光阻层；利用第一掩膜版将光阻层的第一区域去除，从而使与所述第一区域对应的第二半导体层的表面暴露出，之后以剩余光阻层为掩膜，在对应所述第一区域的第二半导体层表面形成散热金属层；利用第二掩膜版将光阻层的第二区域去除，从而使与所述第二区域对应的第二半导体层的表面暴露出，之后以剩余光阻层为掩膜，采用等离子体对与所述第二区域对应的第二半导体层表面进行刻蚀，从而在第二半导体层内形成凹槽结构；制作与所述凹槽结构配合的栅极以及在散热金属层上制作源极、漏极。本发明专利技术提供的制备方法能够节省掩膜工序，提升器件散热性能。提升器件散热性能。提升器件散热性能。

【技术实现步骤摘要】
一种GaN基HEMT器件的制备方法


[0001]本专利技术属于半导体制造
，具体涉及一种GaN基HEMT器件的制备方法。

技术介绍

[0002]第三代半导体材料GaN及其合金AlGaN具有较大的自发极化和压电效应。当这两种材料形成异质结时，在AlGaN/GaN界面处会产生较高的极化电荷密度，导致在靠近界面处的GaN沟道中形成高密度的二维电子气(2DEG)，具有高迁移率和高饱和漂移速度。因而，基于AlGaN/GaN异质结制备的高电子迁移率晶体管(HEMT)有着优异的性能，被业界广泛关注。
[0003]然而，现有的AlGaN/GaN HEMT器件无论是在整体性能方面还是在制备工艺方面，都仍存在一定的缺陷。在整体性能方面，当AlGaN/GaN HEMT器件工作在高功率的条件下时，其沟道温度也会相应地升高，从而使载流子的迁移率降低，导致器件的漏电流减小。通常的解决办法是在衬底外侧形成热沉或散热结构，但因散热结构距离沟道较远，散热性能会受到一定的阻碍；在制备工艺方面，现有的凹槽栅HEMT器件在制备过程中会使用到多个掩膜版，工艺复杂，成本高昂，因此其工艺流程还需进一步简化。

技术实现思路

[0004]本专利技术的主要目的在于提供一种GaN基HEMT器件的制备方法，以克服现有技术的不足。
[0005]为实现前述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案包括：
[0006]本专利技术实施例提供了一种GaN基HEMT器件的制备方法，其包括：
[0007]提供外延结构，包括第一半导体层和设置在所述第一半导体层上的第二半导体层，所述第一半导体层与第二半导体层之间形成有载流子沟道；
[0008]在所述第二半导体层上形成光阻层；
[0009]在所述光阻层上设置第一掩膜版，并利用所述第一掩膜版将所述光阻层的第一区域去除，所述第一区域包括所述光阻层与源极和漏极对应的区域，从而使与所述第一区域对应的第二半导体层的表面暴露出，之后以剩余的光阻层为掩膜，在所述第二半导体层表面上形成散热金属层；
[0010]在所述光阻层上设置第二掩膜版，并利用所述第二掩膜版将所述光阻层的第二区域去除，所述第二区域为所述光阻层与栅极对应的区域，从而使与所述第二区域对应的第二半导体层的表面暴露出，之后以剩余的光阻层为掩膜，采用等离子体对与所述第二区域对应的第二半导体层表面进行刻蚀，从而在所述第二半导体层内形成凹槽结构；
[0011]制作与所述凹槽结构配合的栅极；以及
[0012]在所述散热金属层上制作源极、漏极。
[0013]本专利技术实施例还提供了一种采用上述的方法制备而成的GaN基HEMT器件。
[0014]与现有技术相比，本专利技术提供的一种GaN基HEMT器件的制备方法，通过在器件结构内部形成与源极、漏极配合的散热金属垫，能够有效提升器件的散热性能，同时可减少制备
工序，节约成本。采用该方法制备而成的半导体器件栅极泄漏电流小、沟道电子迁移率高、导通电阻小。
附图说明
[0015]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0016]图1是本专利技术实施例中提供的制备GaN基HEMT器件的流程示意图；
[0017]图2a至图2k是本专利技术实施例中提供的制备GaN基HEMT器件的结构示意图。
具体实施方式
[0018]鉴于现有技术的缺陷，本案专利技术人经长期研究和大量实践，得以提出本专利技术的技术方案，其提供的一种GaN基HEMT器件的制备方法能够刻蚀形成界面态平整的栅极凹槽结构，同时可减少制备工序，节约成本，采用该方法制备而成的HEMT器件栅极泄漏电流小、沟道电子迁移率高、导通电阻小，散热性能好。
[0019]如下将对该技术方案、其实施过程及原理进行清楚、完整的描述。
[0020]本专利技术实施例的一个方面提供了一种GaN基HEMT器件的制备方法，其包括：
[0021]提供外延结构，包括第一半导体层和设置在所述第一半导体层上的第二半导体层，所述第一半导体层与第二半导体层之间形成有载流子沟道；
[0022]在所述第二半导体层上形成光阻层；
[0023]在所述光阻层上设置第一掩膜版，并利用所述第一掩膜版将所述光阻层的第一区域去除，所述第一区域包括所述光阻层与源极和漏极对应的区域，从而使与所述第一区域对应的第二半导体层的表面暴露出，之后以剩余的光阻层为掩膜，在所述第二半导体层表面上形成散热金属层；
[0024]在所述光阻层上设置第二掩膜版，并利用所述第二掩膜版将所述光阻层的第二区域去除，所述第二区域为所述光阻层与栅极对应的区域，从而使与所述第二区域对应的第二半导体层的表面暴露出，之后以剩余的光阻层为掩膜，采用等离子体对所述第二半导体层的表面进行刻蚀，从而在所述第二半导体层内形成凹槽结构；
[0025]制作与所述凹槽结构配合的栅极；以及
[0026]在所述散热金属层上制作源极、漏极。
[0027]进一步的，所述散热金属层的厚度为10～20nm。
[0028]更进一步的，所述散热金属层的材质包括铜或金，且不限于此。
[0029]进一步的，所述散热金属层包括第一散热金属垫和第二散热金属垫，所述第一散热金属垫与源极配合，所述第二散热金属垫与漏极配合，并且所述第一散热金属垫的面积大于所述源极的面积，所述第二散热金属垫的面积大于所述漏极的面积。
[0030]该制备方法通过在源极和漏极下方设置散热金属垫，可通过散热金属垫自身良好的散热性能将沟道区域产生的热量直接导出，而且散热金属垫的面积比源极和漏极的面积大，可增大散热面积。散热金属垫在封装之后与其他的散热结构进行散热的热导效率增高，
相较于直接在封装模块的外部设置风冷的散热结构，大大提升了散热性能。
[0031]具体的，在形成所述凹槽结构之后，继续以剩余的光阻层为掩膜制作所述栅极。
[0032]进一步的，所述制备方法还包括：在形成所述凹槽结构之后，至少在所述凹槽结构的内壁上形成介质层，之后在所述介质层上制作栅极。
[0033]进一步的，所述制备方法还包括：去除剩余的光阻层，在所述第二半导体层的表面及散热金属层上覆设保护层，并在所述保护层上加工出开口，以使所述散热金属层表面的至少局部区域暴露，之后在所述暴露出的散热金属层表面上制作所述源极、漏极。
[0034]具体的，利用所述第一掩膜版对所述光阻层的第一区域进行曝光显影，从而将所述光阻层的第一区域去除，以及利用所述第二掩膜版对所述光阻层的第二区域进行曝光显影，从而将所述光阻层的第二区域去除。
[0035]具体的，所述等离子体为含氯的等离子体，且形成所述等离子体的气体包括氯气或三氯化硼，且不限于此。
[0036]具体的，所述第一半导体层包括沟本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种GaN基HEMT器件的制备方法，其特征在于，包括：提供外延结构，包括第一半导体层和设置在所述第一半导体层上的第二半导体层，所述第一半导体层与第二半导体层之间形成有载流子沟道；在所述第二半导体层上形成光阻层；在所述光阻层上设置第一掩膜版，并利用所述第一掩膜版将所述光阻层的第一区域去除，所述第一区域包括所述光阻层与源极和漏极对应的区域，从而使与所述第一区域对应的第二半导体层的表面暴露出，之后以剩余的光阻层为掩膜，在所述第二半导体层表面上形成散热金属层；在所述光阻层上设置第二掩膜版，并利用所述第二掩膜版将所述光阻层的第二区域去除，所述第二区域为所述光阻层与栅极对应的区域，从而使与所述第二区域对应的第二半导体层的表面暴露出，之后以剩余的光阻层为掩膜，采用等离子体对与所述第二区域对应的第二半导体层表面进行刻蚀，从而在所述第二半导体层内形成凹槽结构；制作与所述凹槽结构配合的栅极；以及在所述散热金属层上制作源极、漏极。2.根据权利要求1所述的GaN基HEMT器件的制备方法，其特征在于，所述散热金属层的厚度为10～20nm；和/或，所述散热金属层的材质包括铜或金。3.根据权利要求1所述的GaN基HEMT器件的制备方法，其特征在于，所述散热金属层包括第一散热金属垫和第二散热金属垫，所述第一散热金属垫与源极配合，所述第二散热金属垫与漏极配合，并且所述第一散热金属垫的面积大于所述源极的面积，所述第二散热金属垫的面积大于所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：李利哲，王国斌，
申请(专利权)人：江苏第三代半导体研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：