CN107644833B - 一种有效提升高频性能的氮化镓器件制作流程 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种有效提升高频性能的氮化镓器件制作流程，属于氮化镓制作领域。一种有效提升高频性能的氮化镓器件制作流程，包括如下步骤：A、按照传统的制程在镓化物基板上沉积第一道介电层、源极、闸极和汲极，接着沉积第二道介电层，然后在闸极处的第二道介电层的上方沉积源场板。它可以实现在闸极与源场板间创造空气间隙，空气是具有最小介电系数的材料，空气间隙可以减少闸极与源极之间的电容，以提升高频效能，提升最大的截止频率以及最大的震荡频率，且在制作氮化镓器件的过程中不需任何特殊复杂的制程，就可以在相同频率下达到高功率增益，或是在同样的功率增益下达到更高的操作频率，同时保有源场板的好处。
Description
技术领域
本发明涉及氮化镓制作领域，更具体地说，涉及一种有效提升高频性能的氮化镓器件制作流程。
背景技术
氮化镓高电子迁移率晶体管在高功率及高频的应用上是非常有潜力的氮化镓器件，比如5G通讯和太赫兹影像感测器；为了克服氮化镓器件天生不稳定的特性，源场板的结构油然而生；对于氮化镓器件来说，源场板是个很重要的结构，目的在于降低该器件的最大水平电场，但是，随着源场板的加入会导致闸极与源极的额外的电容，使得电容总量较大，该电容正比于闸极与源极间材料的介电系数，闸极与源极间的高电容会损耗高频下的操作性能。
发明内容
1．要解决的技术问题
针对现有技术中存在的利用源场板稳定氮化镓器件时，损耗高频下的操作性能问题，本发明的目的在于提供一种有效提升高频性能的氮化镓器件制作流程，它可以实现利用源场板稳定氮化镓器件时，有效的避免了损耗高频下的操作性能。
2.技术方案
为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。
一种有效提升高频性能的氮化镓器件制作流程，包括如下步骤：
A、按照传统的制程在镓化物基板上沉积第一道介电层、源极、闸极和汲极，接着沉积第二道介电层，然后在闸极处的第二道介电层的上方沉积源场板；
B、步骤A完成后在第二道介电层的上方叠上光阻，使得光阻的高度高于闸极；
C、光阻凝固稳定后，利用干式等向蚀刻的方式蚀刻光阻，待蚀刻到闸极上方恰好露出第二道介电层时停止蚀刻；
D、用湿式蚀刻的方式，把闸极旁的第二道介电层移除，确保围绕在闸极旁和闸极与源场板之间的第二道介电层被移除；
E、利用湿式蚀刻的方式将第二介电层上的光阻全部去除；
F、在源极和汲极叠上厚金属，最后在第二道介电层、源场板、源极和厚金属上沉积第三道介电层，在闸极与源场板间成型的第三道介电层自然会封口，并自然形成的空气间隙，第三道介电层成型氮化镓器件制作完成。
通过上述流程，蚀刻去除围绕在闸极旁和闸极与源场板之间的第二道介电层，在闸极与源场板间创造空气间隙，空气是具有最小介电系数的材料，空气间隙可以减少闸极与源极之间的电容，以提升高频效能，提升最大的截止频率以及最大的震荡频率，且在制作氮化镓器件的过程中不需任何特殊复杂的制程，就可以在相同频率下达到高功率增益，或是在同样的功率增益下达到更高的操作频率，同时保有源场板的好处。
优选地，所述第一道介电层、第二道介电层和第三道介电层的材料均采用氮化硅。
优选地，所述步骤C中利用干式等向蚀刻的方式进行蚀刻光阻时，进行匀速蚀刻。
优选地，所述步骤E利用湿式蚀刻的方式去除余下的光阻时，利用工具夹紧稳固镓化物基板，且在步骤D中去除闸极与源场板之间的第二道介电层形成的空隙中插入稳定支撑板，去除光阻后，取下稳固支撑板即可。
优选地，所述步骤F在沉积第三道介电层时采用电浆辅助化学气相沉积的制程方法进行沉积。
3.有益效果
相比于现有技术，本发明的优点在于：
蚀刻去除围绕在闸极旁和闸极与源场板之间的第二道介电层，在闸极与源场板间创造空气间隙，空气是具有最小介电系数的材料，空气间隙可以减少闸极与源极之间的电容，以提升高频效能，提升最大的截止频率以及最大的震荡频率，且在制作氮化镓器件的过程中不需任何特殊复杂的制程，就可以在相同频率下达到高功率增益，或是在同样的功率增益下达到更高的操作频率，同时保有源场板的好处。
附图说明
图1为本发明的步骤A操作示意图；
图2为本发明的步骤B操作示意图；
图3为本发明的步骤C操作示意图；
图4为本发明的步骤D操作示意图；
图5为本发明的步骤E操作示意图；
图6为本发明的步骤F操作示意图。
图中标号说明：
1源极、2镓化物基板、3汲极、4源场板、5闸极、6第一道介电层、7第二道介电层、8光阻、9厚金属、10空气间隙、11第三道介电层。
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；所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例；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。
实施例1：
请参阅图1-6，一种有效提升高频性能的氮化镓器件制作流程，包括如下步骤：
A、按照传统的制程在镓化物基板2上沉积第一道介电层6、源极1、闸极5和汲极3，接着沉积第二道介电层7，然后在闸极5处的第二道介电层7的上方沉积源场板4；
B、步骤A完成后在第二道介电层7的上方叠上光阻8，使得光阻8的高度高于闸极5，光阻8是偏软的材料，在涂上去以后上表面会是平坦的轮廓，便于进行蚀刻；
C、光阻8凝固稳定后，利用干式等向蚀刻的方式蚀刻光阻8，待蚀刻到闸极5上方恰好露出第二道介电层7时停止蚀刻，干式等向蚀刻能够定义较细的线宽，确保准确的蚀刻到闸极5上方恰好露出第二道介电层7时停止蚀刻；
D、用湿式蚀刻的方式，把闸极5旁的第二道介电层7移除，确保围绕在闸极5旁和闸极5与源场板4之间的第二道介电层7被移除，利用湿式蚀刻的方式去除，可靠性高，能够确保第围绕在闸极5旁和闸极5与源场板4之间的第二道介电层7移除干净；
E、利用湿式蚀刻的方式将第二介电层7上的光阻8全部去除，在进行去除时要避免任何会震荡或大力旋转的制程，放止源场板4因为没有支撑而倒下与闸极4黏上；
F、在源极1和汲极3叠上厚金属9，最后在第二道介电层7、源场板4、源极1和厚金属9上沉积第三道介电层11，在闸极5与源场板4间成型的第三道介电层11自然会封口，并自然形成的空气间隙10，第三道介电层11成型氮化镓器件制作完成，闸极5与源场板4间的电容就正比于之间的材料介电常数，而空气的介电常数为1，对比于传统的氮化硅介电层其介电常数是7，有效的降低了电容。
通过上述流程，蚀刻去除围绕在闸极5旁和闸极5与源场板4之间的第二道介电层7，在闸极5与源场板4间创造空气间隙10，空气是具有最小介电系数的材料，空气间隙10可以减少闸极5与源极1之间的电容，以提升高频效能，提升最大的截止频率以及最大的震荡频率，且在制作氮化镓器件的过程中不需任何特殊复杂的制程，就可以在相同频率下达到高功率增益，或是在同样的功率增益下达到更高的操作频率，同时保有源场板的好处。
第一道介电层6、第二道介电层7和第三道介电层11的材料均采用氮化硅,氮化硅有较低的介电常数。
步骤C中利用干式等向蚀刻的方式进行蚀刻光阻8时，进行匀速蚀刻，确保稳定的进行蚀刻。
步骤E利用湿式蚀刻的方式去除余下的光阻8时，利用工具夹紧稳固镓化物基板2，且在步骤D中去除闸极5与源场板4之间的第二道介电层7形成的空隙中插入稳定支撑板，去除光阻8后，取下稳固支撑板即可，进一步有效的放止源场板4因为没有支撑而倒下与闸极4黏上。
步骤F在沉积第三道介电层11时采用电浆辅助化学气相沉积的制程方法进行沉积，采用电浆辅助化学气相沉积的制程时拥有较好的均复性，便于在闸极5与源场板4间成长的第三到介电层11自然会封口。
工作原理：在制作氮化镓器件时，沉积第三介电层11之前叠上光阻8，并蚀刻去除围绕在闸极5旁和闸极5与源场板4之间的第二道介电层7，在闸极5与源场板4间创造空气间隙10，空气是具有最小介电系数的材料，空气间隙10可以减少闸极5与源极10之间的电容，以提升高频效能，提升最大的截止频率以及最大的震荡频率，且在制作氮化镓器件的过程中不需任何特殊复杂的制程，就可以在相同频率下达到高功率增益，或是在同样的功率增益下达到更高的操作频率，同时保有源场板的好处。
以上所述；仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此；任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内；根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变；都应涵盖在本发明的保护范围内。
Claims (5)
1.一种有效提升高频性能的氮化镓器件制作流程，其特征在于，包括如下步骤：
A、按照传统的制程在镓化物基板（2）上沉积第一道介电层（6）、源极（1）、闸极（5）和汲极（3），接着沉积第二道介电层（7），然后在闸极（5）处的第二道介电层（7）的上方沉积源场板（4）；
B、步骤A完成后在第二道介电层（7）的上方叠上光阻（8），使得光阻（8）的高度高于闸极（5）；
C、光阻（8）凝固稳定后，利用干式等向蚀刻的方式蚀刻光阻（8），待蚀刻到闸极（5）上方恰好露出第二道介电层（7）时停止蚀刻；
D、用湿式蚀刻的方式，把闸极（5）旁的第二道介电层（7）移除，确保围绕在闸极（5）旁和闸极（5）与源场板（4）之间的第二道介电层（7）被移除；
E、利用湿式蚀刻的方式将第二介电层（7）上的光阻（8）全部去除；
F、在源极（1）和汲极（3）叠上厚金属（9），最后在第二道介电层（7）、源场板（4）、源极（1）和厚金属（9）上沉积第三道介电层（11），在闸极（5）与源场板（4）间成型的第三道介电层（11）自然会封口，并自然形成的空气间隙（10），第三道介电层（11）成型，氮化镓器件制作完成。
2.根据权利要求1所述的一种有效提升高频性能的氮化镓器件制作流程，其特征在于：所述第一道介电层（6）、第二道介电层（7）和第三道介电层（11）的材料均采用氮化硅。
3.根据权利要求1所述的一种有效提升高频性能的氮化镓器件制作流程，其特征在于：所述步骤C中利用干式等向蚀刻的方式进行蚀刻光阻（8）时，进行匀速蚀刻。
4.根据权利要求1所述的一种有效提升高频性能的氮化镓器件制作流程，其特征在于：所述步骤E利用湿式蚀刻的方式去除余下的光阻（8）时，利用工具夹紧稳固镓化物基板（2），且在步骤D中去除闸极（5）与源场板（4）之间的第二道介电层（7）形成的空隙中插入稳定支撑板，去除光阻（8）后，取下稳固支撑板即可。
5.根据权利要求1所述的一种有效提升高频性能的氮化镓器件制作流程，其特征在于：所述步骤F在沉积第三道介电层（11）时采用电浆辅助化学气相沉积的制程方法进行沉积。
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