一种氮化镓基材料的表面处理方法及器件的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种氮化镓基材料的表面处理方法及器件的制备方法，氮化镓基材料的表面处理方法，包括如下步骤：在氮化镓基材料的结构层表面生长氧化物保护膜，得到第一中间结构层；对第一中间结构层的表面进行氢离子气体处理，得到第二中间结构层；刻蚀去除第二中间结构层中的氧化物保护膜。本发明专利技术中的方法，能够有效降低氮化镓基材料的结构层的表面态，提高其电学性能。其电学性能。其电学性能。

【技术实现步骤摘要】
一种氮化镓基材料的表面处理方法及器件的制备方法


[0001]本专利技术涉及半导体
，尤其涉及到一种氮化镓基材料的表面处理方法和一种氮化镓基材料器件的制备方法。

技术介绍

[0002]氮化镓(GaN)是第三代宽禁带半导体材料代表，受到各国研究人员的广泛关注。GaN及其相关氮化物作为高压、高频器件的关键材料，归因于它们具有宽禁带、高电子饱和速度和高击穿场强。与Si相比，GaN的禁带宽度是其三倍多，击穿场强是其十倍，电子饱和速度达到2.7
×
107cm/s；因此，GaN基HEMT器件与Si基器件相比，具有较低的导通电阻、较小寄生电容、较高的击穿电压等优良性能，可以满足下一代系统对半导体器件更大功率、更小体积、更高频率的应用需求。
[0003]但是GaN基器件易受表面态的影响从而造成器件性能退化。这一现象在GaN基高电子迁移率晶体管中尤为明显，因为表面态对势垒层中电子的捕获和释放作用，对二维电子气造成影响，将会导致产生栅漏电流大、栅极滞后、电流崩塌等问题；而在氮化镓的二极管中，表面态也会使得反向漏电有所增大。因而，表面态严重影响了GaN基电力电子器件的输出特性及可靠性，如何有效降低表面态成为亟待解决的问题。

技术实现思路

[0004]因此，为了解决现有技术中的上述问题，本专利技术提供一种氮化镓基材料的表面处理方法以及一种氮化镓基材料器件的制备方法。
[0005]为此，根据第一方面，本专利技术提供了一种氮化镓基材料的表面处理方法，包括如下步骤：
[0006]在氮化镓基材料的结构层表面生长氧化物保护膜，得到第一中间结构层；
[0007]对第一中间结构层的表面进行氢离子气体处理，得到第二中间结构层；
[0008]刻蚀去除第二中间结构层中的氧化物保护膜。
[0009]进一步地，对第一中间结构层的表面进行氢离子气体处理，得到第二中间结构层的步骤，具体包括如下步骤：
[0010]将第一中间结构层置于微波等离子体化学气相淀积设备内进行氢离子气体处理，经过第一预设时间后，得到第二中间结构层；微波等离子体化学气相淀积设备的氢气流量在50Sccm～200Sccm之间，第一预设时间在10min～15min之间。
[0011]进一步地，氧化物保护膜为氧化铝保护膜。
[0012]根据第二方面，本专利技术还提供了一种氮化镓基材料器件的制备方法，包括如下步骤：
[0013]获取制备基底；
[0014]在制备基底上依次生长若干氮化镓基导电结构层；至少一个氮化镓基导电结构层采用了上述第一方面或者第一方面任意一种实施方式中的氮化镓基材料的表面处理方法
进行处理；
[0015]在顶层的氮化镓基导电结构层上生长导电电极。
[0016]进一步地，在制备基底上依次生长若干氮化镓基导电结构层的步骤，具体包括如下步骤：
[0017]在制备基底上依次生长氮化镓基沟道层和氮化镓基势垒层；氮化镓基势垒层采用了上述第一方面或者第一方面任意一种实施方式中的氮化镓基材料的表面处理方法进行处理。
[0018]进一步地，在制备基底上依次生长若干氮化镓基导电结构层的步骤，具体包括如下步骤：
[0019]在制备基底上依次生长氮化镓基沟道层、氮化镓基势垒层和氮化镓基栅极介质层；氮化镓基栅极介质层位于氮化镓基势垒层上的栅极区域；氮化镓基势垒层和氮化镓基栅极介质层均采用了上述第一方面或者第一方面任意一种实施方式中的氮化镓基材料器件的表面处理方法进行处理。
[0020]进一步地，氮化镓基材料器件的制备方法还包括如下步骤：
[0021]在氮化镓基导电结构层的裸露表面上生长钝化层；钝化层还包覆导电电极。
[0022]本专利技术提供的技术方案，具有如下优点：
[0023]1、本专利技术提供的氮化镓基材料的表面处理方法，通过先在氮化镓基材料的结构层表面生长氧化物保护膜后，再对具有氧化物保护膜的氮化镓基材料的结构层表面进行氢离子气体处理，能够在防止高能氢离子的轰击使氮化镓基材料的结构层表面造成破坏的基础上，降低氮化镓基材料的结构层的表面态；然后，通过去除氧化物保护膜，能够防止被轰击后的薄膜质量受到影响的氧化物保护膜成为整体结构的表面，出现新的表面漏电通道，也能够防止被轰击后的氧化物保护膜和氮化镓基材料的结构层表面产生镓
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氧键，降低器件性能；从而能够最终实现对氮化镓基材料的结构层的表面态的有效降低。
[0024]2、本专利技术提供的氮化镓基材料器件的制备方法，通过对其中的氮化镓基导电结构层进行降低表面态的表面处理，能够提高制备得到的氮化镓基器件的电学输出特性。
[0025]3、本专利技术提供的氮化镓基材料器件的制备方法，通过在对位于器件整体的表面的氮化镓基导电结构层(也即耗尽型器件中的氮化镓基势垒层，或者增强型器件中的氮化镓基势垒层和氮化镓基栅极介质层，等)进行降低表面态的表面处理后，在器件表面(也即氮化镓基导电结构层的裸露表面)生长钝化层，能够防止器件表面暴露在空气中使氢离子处理的效果退化，提高该方法制备得到的器件的电学性能稳定性。
附图说明
[0026]为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，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。
[0027]图1为本专利技术实施例1提供的氮化镓基材料的表面处理方法的流程图；
[0028]图2为无氧化物保护膜下的氮化镓基材料的结构层被高能氢离子轰击后的表面状态图；
[0029]图3为有氧化物保护膜下的氮化镓基材料的结构层被高能氢离子轰击后的表面状态图；
[0030]图4为本专利技术实施例2提供的氮化镓基材料器件的制备方法的流程图。
具体实施方式
[0031]下面将结合附图对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0032]在本专利技术的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0033]实施例1
[0034]本实施例提供了一种氮化镓基材料的表面处理方法，如图1所示，该方法包括如下步骤：
[0035]步骤S10：在氮化镓基材料的结构层表面生长氧化物保护膜，得到第一中间结构层。
[0036]本实施例中，氧化物保护膜可以为氧化铝保护膜，且其可以在原子层沉积设备中生长。具体地，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种氮化镓基材料的表面处理方法，其特征在于，包括如下步骤：在氮化镓基材料的结构层表面生长氧化物保护膜，得到第一中间结构层；对所述第一中间结构层的表面进行氢离子气体处理，得到第二中间结构层；刻蚀去除所述第二中间结构层中的所述氧化物保护膜。2.根据权利要求1所述的氮化镓基材料的表面处理方法，其特征在于，所述对所述第一中间结构层的表面进行氢离子气体处理，得到第二中间结构层的步骤，具体包括如下步骤：将所述第一中间结构层置于微波等离子体化学气相淀积设备内进行氢离子气体处理，经过第一预设时间后，得到所述第二中间结构层；所述微波等离子体化学气相淀积设备的氢气流量在50Sccm～200Sccm之间，所述第一预设时间为在10min～15min之间。3.根据权利要求1或2所述的氮化镓基材料的表面处理方法，其特征在于，所述氧化物保护膜为氧化铝保护膜。4.一种氮化镓基材料器件的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：获取制备基底；在所述制备基底上依次生长若干氮化镓基导电结构层；至少一个所述氮化镓基导电结构层采用了上述权利要求1
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3任一项所述的氮化镓基材料的表面处理方法进行处理...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨旭豪，王东，黄永，陈财，王亦飞，陈军飞，李彦佐，
申请(专利权)人：西安电子科技大学芜湖研究院，
类型：发明
国别省市：