CN105655251A - 一种GaN HEMT器件制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种GaN？HEMT器件制作方法，HEMT器件外延制作时，首先采用MBE或MOCVD方法生长一层较薄的AlXGa1-XN成核层，利用纳米压印、刻蚀等技术，在AlXGa1-XN成核层上刻蚀出尺寸较小的图形；采用该图形化的AlXGa1-XN成核层进行GaN外延，并制作GaN？HEMT器件。通过上述方式制作成的GaN？HEMT器件，不仅具有图形化衬底外延横向生长缺陷较少的优点，同时尺寸较小的图形可以进一步避免通常的图形化衬底在外延过程中引入的孔洞，有利于后续的器件制作和使用。
Description
技术领域
本发明涉及GaNHEMT(HighElectronMobilityTransistor，高电子迁移率晶体管)器件制作技术领域，特别是涉及一种采用图形化衬底制作GaNHEMT器件的方法。
背景技术
目前，GaN器件多生长在Si衬底、蓝宝石衬底和SiC衬底上，异质外延由于晶格常数、热膨胀系数等差异，在界面处易形成缺陷，从而影响外延质量，导致器件性能下降。以常用的SiC衬底为例，虽然SiC和GaN均为六方晶系，且晶格常数差异仅有3％，但外延过程中，SiC与GaN生长界面处仍有较多的位错出现，影响GaN器件性能。
鉴于上述情况，图形化衬底逐渐应用于外延中，但一般的图形化衬底的图形尺寸较大，在数百纳米到数微米之间，形成的外延下方多有孔洞或部分悬空，不方便芯片背面工艺制作和器件的特殊环境使用；以GaN器件为例，减薄、背孔等工艺需考虑位置、大小等因素，实际应用中需考虑高温、高压等环境因素对器件可靠性的影响。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种GaNHEMT器件制作方法，能够有效减少生长缺陷并进一步避免通常的图形化衬底在外延过程中引入的孔洞，有利于后续的器件制作和使用。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种GaNHEMT器件制作方法，包括步骤：S1：在衬底上外延AlXGa1-XN成核层；S2：在所述AlXGa1-XN成核层上形成周期性的压印胶；S3：在所述AlXGa1-XN成核层上制作图形，形成图形化的AlXGa1-XN成核层；S4：在所述图形化的AlXGa1-XN成核层上生长外延层；S5：在所述外延层上制作源极、漏极和栅极；其中，0≤X≤1。
优选地，利用MOCVD(Metal-organicChemicalVaporDeposition，金属有机化合物化学气相沉淀)或MBE(MolecularBeamEpitaxy，分子束外延)技术，在Si、SiC、蓝宝石或金刚石衬底上外延厚度小于100nm的所述AlXGa1-XN成核层。
优选地，利用纳米压印技术，在所述AlXGa1-XN成核层上形成周期性的压印胶。
优选地，利用干法刻蚀或者湿法刻蚀技术，以及去胶技术，在所述AlXGa1-XN成核层上制作图形，形成图形化的AlXGa1-XN成核层；其中，所述图形为正方形、长方形或圆形，所述图形的深度、宽度及间隔均小于100nm。
优选地，在所述图形化的AlXGa1-XN成核层上生长外延层，包括依次生长GaN沟道层和AlYGa1-YN势垒层，其中，0.1≤Y≤0.3。
优选地，在所述外延层上制作源极、漏极和栅极，其中，所述源极和所述漏极为欧姆接触，所述栅极为肖特基接触。
区别于现有技术的情况，本发明的有益效果是：先在衬底上外延一层图形化的AlXGa1-XN成核层，并以此作为外延面外延GaN，制作GaNHEMT器件；AlXGa1-XN成核层的图形小，在100nm以下，能有效减少生长缺陷并进一步避免通常的图形化衬底在外延过程中引入的孔洞，有利于后续的器件制作和使用。
附图说明
图1是本发明实施例一种GaNHEMT器件制作方法的流程示意图；
图2是本发明实施例一种GaNHEMT器件制作方法的各个步骤的示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
参见图1，一种GaNHEMT器件制作方法，包括步骤：
S1：在衬底上外延AlXGa1-XN成核层；S2：在所述AlXGa1-XN成核层上形成周期性的压印胶；S3：在所述AlXGa1-XN成核层上制作图形，形成图形化的AlXGa1-XN成核层；S4：在所述图形化的AlXGa1-XN成核层上生长外延层；S5：在所述外延层上制作源极、漏极和栅极；其中，0≤X≤1。
参见图2，一种GaNHEMT器件制作方法的各个步骤：
步骤一：利用MOCVD或MBE技术，在Si、SiC、蓝宝石或金刚石衬底10上外延厚度小于100nm的所述AlXGa1-XN成核层11。
步骤二：利用纳米压印技术，借助模板在AlXGa1-XN成核层11上形成周期性的压印胶。
具体地，首先，通过电子束光刻结合反应离子刻蚀，制作纳米压印模板20；然后，在基底AlXGa1-XN成核层11上旋涂一定厚度的压印胶21，接着加热光刻胶和模板至其玻璃化温度以上，加压把模板结构压入压印胶中，压力和温度都保持在适当的水平，通过紫外线曝光或者是改变温度使压印胶上的结构成型固化，之后在一定温度下分离模板和压印胶，待压印胶完全固化后其表面上就出现了与模板上的图形相反的结构。
步骤三：利用干法刻蚀或者湿法刻蚀技术，以及去胶技术，在AlXGa1-XN成核层11上制作图形，形成图形化的AlXGa1-XN成核层110，其中，所述图形具体由纳米压印模板上的图形决定，纳米压印模板上的图形可以是正方形、长方形或者圆形，图形的深度、宽度及间隔均小于100nm。
步骤四：在上述图形化的AlXGa1-XN成核层上生长外延层，包括依次生长GaN沟道层111和AlYGa1-YN势垒层112，其中，0.1≤Y≤0.3。
步骤五：在上述外延层上制作源极113、漏极115和栅极114，其中，源极113和漏极115为欧姆接触，栅极114为肖特基接触。
通过上述方式，本发明实施例的一种GaNHEMT器件制作方法，先在衬底上外延一层图形化的AlXGa1-XN成核层，并以此作为外延面外延GaN，制作GaNHEMT器件；AlXGa1-XN成核层的图形小，在100nm以下，能有效减少生长缺陷并进一步避免通常的图形化衬底在外延过程中引入的孔洞，有利于后续的器件制作和使用。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (6)
1.一种GaNHEMT器件制作方法，其特征在于，包括步骤：
S1：在衬底上外延AlXGa1-XN成核层；
S2：在所述AlXGa1-XN成核层上形成周期性的压印胶；
S3：在所述AlXGa1-XN成核层上制作图形，形成图形化的AlXGa1-XN成核层；
S4：在所述图形化的AlXGa1-XN成核层上生长外延层；
S5：在所述外延层上制作源极、漏极和栅极；
其中，0≤X≤1。
2.根据权利要求1所述的GaNHEMT器件制作方法，其特征在于，利用MOCVD或MBE技术，在Si、SiC、蓝宝石或金刚石衬底上外延厚度小于100nm的所述AlXGa1-XN成核层。
3.根据权利要求1所述的GaNHEMT器件制作方法，其特征在于，利用纳米压印技术，在所述AlXGa1-XN成核层上形成周期性的压印胶。
4.根据权利要求1所述的GaNHEMT器件制作方法，其特征在于，利用干法刻蚀或者湿法刻蚀技术，以及去胶技术，在所述AlXGa1-XN成核层上制作图形，形成图形化的AlXGa1-XN成核层；其中，所述图形为正方形、长方形或圆形，所述图形的深度、宽度及间隔均小于100nm。
5.根据权利要求1所述的GaNHEMT器件制作方法，其特征在于，在所述图形化的AlXGa1-XN成核层上生长外延层，包括依次生长GaN沟道层和AlYGa1-YN势垒层，其中，0.1≤Y≤0.3。
6.根据权利要求1所述的GaNHEMT器件制作方法，其特征在于，在所述外延层上制作源极、漏极和栅极，其中，所述源极和所述漏极为欧姆接触，所述栅极为肖特基接触。
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