【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及半导体器件，具体涉及一种选择性激活p-gan栅hemt器件制造方法。
技术介绍
1、在现代半导体器件领域，以gan为主要代表的新型宽带隙半导体材料因其优越的本征特性，成为功率半导体器件的理想选择。gan材料具有较宽的禁带宽度、高电子迁移率、高击穿场强、高饱和电子速度和高热导率等特点，这些优点使其在高功率和高频应用中具有明显的优势。此外，gan材料特有的自发极化和压电极化效应，使得在algan/gan界面能够形成高浓度的二维电子气(2deg)，从而实现器件沟道的高效导通。
2、基于gan材料的异质结特性，传统gan高电子迁移率晶体管(hemt)器件一般为耗尽型(常开型)结构。在实际应用中，这种器件需要负压电源来维持关断状态，不仅增加了电路设计复杂性，还存在电路误开启的风险，进一步提高了系统功耗。相比之下，增强型ganhemt器件由于在零栅压下处于关断状态，无需负极电压驱动，可以显著降低额外的功耗并简化电路设计，是一种更为理想的解决方案。为了实现增强型gan hemt，p-gan帽层技术成为主流方法。这种技术通过在器件表面生长一层p-gan层来形成增强型特性，不需要对栅极进行额外处理，其优势在于性能稳定、重复性高、可靠性强，已经成为gan功率器件商业化的重要技术途径。然而，传统的p-gan干法刻蚀工艺存在较大局限性。首先，刻蚀过程中容易对表面造成损伤并引入缺陷，影响器件性能和可靠性。其次，刻蚀精度对器件性能影响显著，刻蚀深度过浅或过深都会导致二维电子气的耗尽，从而降低器件的饱和输出电流。此外，采用传统干法刻
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种选择性激活p-gan栅hemt器件制造方法，解决现有技术存在的问题。
2、为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种选择性激活p-gan栅hemt器件制造方法，所述方法包括：
3、s1、选取外延片，所述外延片包括衬底层、缓冲层、沟道层、势垒层，所述沟道层与势垒层的异质结界面形成二维电子气，作为导电沟道；
4、s2、在所述外延片上淀积厚度为50nm-140nm的p-gan层，mg掺杂浓度为5×1017-5×1020cm-3，mg杂质无激活；
5、s3、在步骤s2所得的p-gan层的部分区域淀积n-gan层，所述n-gan层作为阻挡层以抑制该部分p-gan层的激活，n-gan层的厚度为5nm-200nm，si掺杂浓度为1×1016-1×1020cm-3；
6、s4、对步骤s3所得外延片进行热退火处理，在n2氛围下激活未被n-gan层覆盖的p-gan层中的mg杂质，形成p-gan栅；
7、s5、在p-gan栅上制备栅金属电极，所述栅金属电极的结构自下而上依次为ni/au或tin或w，与p-gan栅形成肖特基接触，二维电子气的导电沟道受到p-gan栅和栅金属电极的调控。
8、优选的，在所述在步骤s4和步骤s5之间或步骤s5之后，还包括以下步骤：
9、在p-gan栅和栅金属电极两侧的势垒层表面制备源电极和漏电极，所述源电极和漏电极分别与二维电子气形成欧姆接触；
10、所述源电极和漏电极的金属结构依次为ti、al、ni和au。
11、优选的，在所述外延片表面淀积一层sio2，厚度为30nm-50nm，采用化学机械抛光去除所述sio2和剩余的n-gan层。
12、优选的，所述s4中p-gan栅的长度为10nm-1μm，且所述栅金属电极与p-gan栅组成“t”型栅结构，用于高频率射频器件。
13、优选的，在所述s2和s3之间或所述s3和s4之间增加台面刻蚀或离子注入实现器件隔离。
14、优选的，所述外延片的各外延层采用金属有机物化学气相沉积方法生长，台面刻蚀采用电感耦合等离子技术实现。
15、优选的，所述s4中热退火处理的温度为700℃-850℃，保持时间为30秒-35秒，退火氛围为氮气。
16、优选的，所述p-gan层的mg掺杂浓度具体为2.5×1018-1×1020cm3，n-gan层的si掺杂浓度具体为3×1017-8×1020cm3。
17、优选的，所述s5中栅金属电极采用电子束蒸发技术进行沉积，金属材料依次为ni/au，其中ni的厚度为30nm-50nm，au的厚度为100nm-150nm。
18、优选的，所述s3与s4之间通过光刻工艺精确定义n-gan层的掩模区域。
19、由上述技术方案可知，本专利技术具有如下有益效果：
20、该选择性激活p-gan栅hemt器件制造方法，通过在p-gan层的部分区域淀积n-gan层，形成对p-gan层的屏蔽效应，并结合热退火工艺，精准激活未被屏蔽的p-gan层中的mg掺杂，实现局部区域的选择性激活，显著提升p-gan栅的性能，同时避免了全面激活可能引起的器件性能退化问题，通过引入化学机械抛光和电感耦合等离子体技术，取代传统的干法刻蚀工艺，降低对p-gan和n-gan层表面的物理损伤及缺陷密度，提高器件的性能稳定性和长期可靠性，制备的源电极和漏电极采用ti/al/ni/au的金属组合，能够与二维电子气形成优异的欧姆接触，有效降低接触电阻，改善了器件的导电性能，提高功率效率，通过精确定义p-gan栅长度(10nm至1μm)及栅金属电极的t型结构设计，满足高频射频器件对短栅脚、宽栅头的特殊要求，提升器件在高频环境下的增益和效率，栅金属电极采用电子束蒸发工艺沉积，ni/au金属组合实现了稳定的肖特基接触，金属层厚度精确可控，进一步提高了栅电极的制备精度和导电性能，通过光刻工艺精确定义n-gan层的掩模区域，结合台面刻蚀技术，使得n-gan层和p-gan层的结构尺寸均高度可控，大幅度提高了制造工艺的重复性和器件一致性，各外延层采用金属有机物化学气相沉积技术生长，工艺成熟且适合批量生产，结合精确的热退火和光刻技术，显著提高了制造效率，降低了成本，能够有效减少常规增强型gan hemt器件制造过程中刻蚀损伤对二维电子气密度和器件动态特性的影响，有利于提高器件的截止频率、减小器件的动态导通电阻和寄生电容，增强器件的可靠性。
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1.一种选择性激活p-GaN栅HEMT器件制造方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的一种选择性激活p-GaN栅HEMT器件制造方法，其特征在于：在所述在步骤S4和步骤S5之间或步骤S5之后，还包括以下步骤：
3.根据权利要求1所述的一种选择性激活p-GaN栅HEMT器件制造方法，其特征在于：在所述外延片(11)表面淀积一层SiO2，厚度为30nm-50nm，采用化学机械抛光去除所述SiO2和剩余的n-GaN层(6)。
4.根据权利要求1所述的一种选择性激活p-GaN栅HEMT器件制造方法，其特征在于：所述S4中p-GaN栅(7)的长度为10nm-1μm，且所述栅金属电极(10)与p-GaN栅(7)组成“T”型栅结构，用于高频率射频器件。
5.根据权利要求1所述的一种选择性激活p-GaN栅HEMT器件制造方法，其特征在于：在所述S2和S3之间或所述S3和S4之间增加台面刻蚀或离子注入实现器件隔离。
6.根据权利要求1所述的一种选择性激活p-GaN栅HEMT器件制造方法，其特征在于：所述外延片(11)的各
7.根据权利要求1所述的一种选择性激活p-GaN栅HEMT器件制造方法，其特征在于：所述S4中热退火处理的温度为700℃-850℃，保持时间为30秒-35秒，退火氛围为氮气。
8.根据权利要求1所述的一种选择性激活p-GaN栅HEMT器件制造方法，其特征在于：所述p-GaN层(5)的Mg掺杂浓度具体为2.5×1018-1×1020cm3，n-GaN层(6)的Si掺杂浓度具体为3×1017-8×1020cm3。
9.根据权利要求1所述的一种选择性激活p-GaN栅HEMT器件制造方法，其特征在于：所述S5中栅金属电极(10)采用电子束蒸发技术进行沉积，金属材料依次为Ni/Au，其中Ni的厚度为30nm-50nm，Au的厚度为100nm-150nm。
10.根据权利要求1所述的一种选择性激活p-GaN栅HEMT器件制造方法，其特征在于：所述S3与S4之间通过光刻工艺精确定义n-GaN层(6)的掩模区域。
...【技术特征摘要】
1.一种选择性激活p-gan栅hemt器件制造方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的一种选择性激活p-gan栅hemt器件制造方法，其特征在于：在所述在步骤s4和步骤s5之间或步骤s5之后，还包括以下步骤：
3.根据权利要求1所述的一种选择性激活p-gan栅hemt器件制造方法，其特征在于：在所述外延片(11)表面淀积一层sio2，厚度为30nm-50nm，采用化学机械抛光去除所述sio2和剩余的n-gan层(6)。
4.根据权利要求1所述的一种选择性激活p-gan栅hemt器件制造方法，其特征在于：所述s4中p-gan栅(7)的长度为10nm-1μm，且所述栅金属电极(10)与p-gan栅(7)组成“t”型栅结构，用于高频率射频器件。
5.根据权利要求1所述的一种选择性激活p-gan栅hemt器件制造方法，其特征在于：在所述s2和s3之间或所述s3和s4之间增加台面刻蚀或离子注入实现器件隔离。
6.根据权利要求1所述的一种选择性激活p-gan栅hemt器件制造方法，其特征...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘志宏，李妍仪，许美，何佳琦，周瑾，邢伟川，张进成，郝跃，
申请(专利权)人：西安电子科技大学广州研究院，
类型：发明
国别省市：
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