CN108054098A - 一种带有场板的GaN-HEMT芯片的制作工艺 - Google Patents
一种带有场板的GaN-HEMT芯片的制作工艺 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108054098A CN108054098A CN201711367271.0A CN201711367271A CN108054098A CN 108054098 A CN108054098 A CN 108054098A CN 201711367271 A CN201711367271 A CN 201711367271A CN 108054098 A CN108054098 A CN 108054098A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- gan
- layer
- photoresist
- hemt
- metal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 20
- 229910002601 GaN Inorganic materials 0.000 claims abstract description 31
- 229910002704 AlGaN Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- 238000000407 epitaxy Methods 0.000 claims abstract description 9
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 claims abstract description 6
- 230000005533 two-dimensional electron gas Effects 0.000 claims abstract description 5
- JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N Gallium nitride Chemical compound [Ga]#N JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract description 4
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 4
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 claims description 33
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 24
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 24
- 238000002161 passivation Methods 0.000 claims description 20
- 238000001465 metallisation Methods 0.000 claims description 12
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 claims description 12
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 10
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims description 9
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 239000010931 gold Substances 0.000 claims description 9
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 8
- 238000011161 development Methods 0.000 claims description 5
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 206010034719 Personality change Diseases 0.000 claims description 3
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 claims description 3
- UQZIWOQVLUASCR-UHFFFAOYSA-N alumane;titanium Chemical compound [AlH3].[Ti] UQZIWOQVLUASCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- RNQKDQAVIXDKAG-UHFFFAOYSA-N aluminum gallium Chemical compound [Al].[Ga] RNQKDQAVIXDKAG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000000137 annealing Methods 0.000 claims description 3
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 claims description 3
- MSNOMDLPLDYDME-UHFFFAOYSA-N gold nickel Chemical compound [Ni].[Au] MSNOMDLPLDYDME-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 claims description 3
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 claims description 3
- 238000001259 photo etching Methods 0.000 claims description 3
- 238000000623 plasma-assisted chemical vapour deposition Methods 0.000 claims description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 3
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000010422 painting Methods 0.000 claims 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000004377 microelectronic Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000012827 research and development Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66007—Multistep manufacturing processes
- H01L29/66075—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials
- H01L29/66227—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials the devices being controllable only by the electric current supplied or the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched, e.g. three-terminal devices
- H01L29/66409—Unipolar field-effect transistors
- H01L29/66446—Unipolar field-effect transistors with an active layer made of a group 13/15 material, e.g. group 13/15 velocity modulation transistor [VMT], group 13/15 negative resistance FET [NERFET]
- H01L29/66462—Unipolar field-effect transistors with an active layer made of a group 13/15 material, e.g. group 13/15 velocity modulation transistor [VMT], group 13/15 negative resistance FET [NERFET] with a heterojunction interface channel or gate, e.g. HFET, HIGFET, SISFET, HJFET, HEMT
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/40—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/402—Field plates
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
- H01L29/772—Field effect transistors
- H01L29/778—Field effect transistors with two-dimensional charge carrier gas channel, e.g. HEMT ; with two-dimensional charge-carrier layer formed at a heterojunction interface
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Junction Field-Effect Transistors (AREA)
Abstract
本发明提供一种带有场板的GaN‑HEMT芯片的制作工艺，由GaN外延片为原材料，其中所述的制造工艺为：在衬底上低温生长氮化镓作为缓冲层，在缓冲层上进行HEMT结构生长，首先生成数微米厚度的高温GaN外延层，再在GaN外延层上生长AlXGa1‑XN薄层，AlGaN和GaN界面GaN一侧会形成二维电子气（2DEG），2DEG是HEMT器件的导电层；优点为：本发明有效抑制电流崩塌、提升击穿电压。
Description
技术领域
本发明涉及GaN-HEMT芯片领域，尤其是涉及一种带有场板的GaN-HEMT芯片的制作工艺。
背景技术
半导体芯片的发明是二十世纪的一项创举，使人类相继进入了电子工业时代和信息化时代。综合利用多种半导体材料和器件功能制备而成的微波集成电路是当前发展各种高科技武器的重要支柱，广泛用于各种先进的战术导弹、电子战、通信系统、陆海空基的各种先进的相控阵雷达 ( 特别是机载和星载雷达 ) ；在民用商业的移动电话、无线通信、个人 卫星通信网、全球定位系统、直播卫星接收和毫米波自动防撞系统等方面已形成正在飞速 发展的巨大市场。与第一代半导体材料 Si 及第二代半导体材料 GaAs、InP 相比，GaN具有更大的禁带宽度、更高的电子饱和漂移速度、更高的击穿电压和较高的热导率等特点。GaN 基微电子材料和器件的研究和开发已成为世界各国竞相占领的高科技制高点，是半导体科学、材料 科学、高温电子学、超过兆瓦的固态功率电子学、高功率密度射频电子学的前沿研究领域。
发明内容
本发明的目的在于为解决现有技术的不足，而提供一种带有场板的GaN-HEMT芯片的制作工艺。
本发明新的技术方案是：一种带有场板的GaN-HEMT芯片的制作工艺，由GaN外延片为原材料，所述的制造工艺为：
1）在衬底上低温生长氮化镓作为缓冲层，在缓冲层上进行HEMT结构生长，首先生成数微米厚度的高温GaN外延层，再在GaN外延层上生长AlXGa1-XN薄层，AlGaN和GaN界面GaN一侧会形成二维电子气（2DEG），2DEG是HEMT器件的导电层；
2）MESA光刻：首先在外延片表面涂一层光刻胶，将MESA光刻板覆在光刻胶上进行曝光，光刻胶曝光后性状发生改变，多余光刻胶通过显影和去胶工艺去除；光刻胶上形成了MESA光刻板上同样的的图案；然后使用ICP刻蚀机对覆有光刻胶的外延片进行ICP刻蚀，未被光刻胶保护的区域会被刻蚀出设定的深度，其深度在2DEG以下；
3）SD电极制作：首先在MESA后的外延片上涂一层光刻胶，用SD光刻板在MESA后的外延片上形成SD电极的图形，然后进行金属淀积，金属淀积以后进行撕金操作去除多余的金属，去除多余的光刻胶，最后进行快速退火处理，形成欧姆接触后即完成SD电极的制作；
4）G极制作：采用步骤3）同样的工序制作G极金属，在G电极与AlGaN之间形成肖特基接触，则完成G极制作；
5）加钝化层：以等离子增强化学气相沉积（PECVD）方式在氮化镓铝层外层形成一层钝化层，钝化层厚度高于S、D电极的高度；定点刻蚀覆盖于电极区上方的钝化层，露出钝化层；
6）加场板：在钝化层上涂一层光刻胶，用SD光刻板在MESA后的外延片上形成SD电极的图形，然后进行金属淀积，金属淀积以后进行撕金操作去除多余的金属，最后去除多余的光刻胶。
所述的步骤3）中一般采用钛铝金属体系制作金属-半导体欧姆接触。
所述的步骤4）中G极金属使用镍金金属体系。
所述的S极、D极与AlGaN的连接为欧姆接触，G极与AlGaN的连接为肖特基接触的宽禁带半导体器件。
所述步骤5）中钝化层的成分是氮化硅。
所述步骤6）中金属使用金或者其他易制作电极的金属或金属体系。
所述带有场板的GaN-HEMT芯片可以有效抑制电流崩塌、提升击穿电压。
本发明的有益效果为：本发明有效抑制电流崩塌、提升击穿电压。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
其中：1为S极，2为G极，3为钝化层，4为GaN外延片，5为D极，6为二维电子气（2DEG），7为场板。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
一种带有场板的GaN-HEMT芯片的制作工艺，由GaN外延片4为原材料，所述的制造工艺为：
1）在衬底上低温生长氮化镓作为缓冲层，在缓冲层上进行HEMT结构生长，首先生成数微米厚度的高温GaN外延层，再在GaN外延层上生长AlXGa1-XN薄层，AlGaN和GaN界面GaN一侧会形成二维电子气（2DEG）6，2DEG是HEMT器件的导电层；
2）MESA光刻：首先在外延片表面涂一层光刻胶，将MESA光刻板覆在光刻胶上进行曝光，光刻胶曝光后性状发生改变，多余光刻胶通过显影和去胶工艺去除；光刻胶上形成了MESA光刻板上同样的的图案；然后使用ICP刻蚀机对覆有光刻胶的外延片进行ICP刻蚀，未被光刻胶保护的区域会被刻蚀出设定的深度，其深度在2DEG以下；
3）SD电极制作：首先在MESA后的外延片上涂一层光刻胶，用SD光刻板在MESA后的外延片上形成SD电极的图形，然后进行金属淀积，金属淀积以后进行撕金操作去除多余的金属，去除多余的光刻胶，最后进行快速退火处理，形成欧姆接触后即完成SD电极的制作；
4）G极2制作：采用步骤3）同样的工序制作G极2金属，在G极2与AlGaN之间形成肖特基接触，则完成G极2制作；
5）加钝化层3：以等离子增强化学气相沉积（PECVD）方式在氮化镓铝层外层形成一层钝化层3，钝化层3厚度高于S、D电极的高度；定点刻蚀覆盖于电极区上方的钝化层3，露出钝化层3；
6）加场板7：在钝化层3上涂一层光刻胶，用SD光刻板在MESA后的外延片上形成SD电极的图形，然后进行金属淀积，金属淀积以后进行撕金操作去除多余的金属，最后去除多余的光刻胶。
所述的步骤3）中一般采用钛铝金属体系制作金属-半导体欧姆接触。
所述的步骤4）中G极2金属使用镍金金属体系。
所述的S极1、D极5与AlGaN的连接为欧姆接触，G极2与AlGaN的连接为肖特基接触的宽禁带半导体器件。
所述步骤5）中钝化层3的成分是氮化硅。
所述步骤6）中金属使用金或者其他易制作电极的金属或金属体系。
所述带有场板7的GaN-HEMT芯片可以有效抑制电流崩塌、提升击穿电压。
Claims (7)
1.一种带有场板的GaN-HEMT芯片的制作工艺，由GaN外延片（4）为原材料，其特征在于：所述的制造工艺为：
1）在衬底上低温生长氮化镓作为缓冲层，在缓冲层上进行HEMT结构生长，首先生成数微米厚度的高温GaN外延层，再在GaN外延层上生长AlXGa1-XN薄层，AlGaN和GaN界面GaN一侧会形成二维电子气（2DEG）（6），2DEG是HEMT器件的导电层；
2）MESA光刻：首先在外延片表面涂一层光刻胶，将MESA光刻板覆在光刻胶上进行曝光，光刻胶曝光后性状发生改变，多余光刻胶通过显影和去胶工艺去除；光刻胶上形成了MESA光刻板上同样的的图案；然后使用ICP刻蚀机对覆有光刻胶的外延片进行ICP刻蚀，未被光刻胶保护的区域会被刻蚀出设定的深度，其深度在2DEG以下；
3）SD电极制作：首先在MESA后的外延片上涂一层光刻胶，用SD光刻板在MESA后的外延片上形成SD电极的图形，然后进行金属淀积，金属淀积以后进行撕金操作去除多余的金属，去除多余的光刻胶，最后进行快速退火处理，形成欧姆接触后即完成SD电极的制作；
4）G极（2）制作：采用步骤3）同样的工序制作G极（2）金属，在G极（2）与AlGaN之间形成肖特基接触，则完成G极（2）制作；
5）加钝化层（3）：以等离子增强化学气相沉积（PECVD）方式在氮化镓铝层外层形成一层钝化层（3），钝化层（3）厚度高于S、D电极的高度；定点刻蚀覆盖于电极区上方的钝化层（3），露出钝化层（3）；
6）加场板(7)：在钝化层（3）上涂一层光刻胶，用SD光刻板在MESA后的外延片上形成SD电极的图形，然后进行金属淀积，金属淀积以后进行撕金操作去除多余的金属，最后去除多余的光刻胶。
2.根据权利要求1所述的一种带有场板的GaN-HEMT芯片的制作工艺，其特征在于：所述的步骤3）中一般采用钛铝金属体系制作金属-半导体欧姆接触。
3.根据权利要求1所述的一种带有场板的GaN-HEMT芯片的制作工艺，其特征在于：所述的步骤4）中G极（2）金属使用镍金金属体系。
4.根据权利要求1所述的一种带有场板的GaN-HEMT芯片的制作工艺，其特征在于：所述的S极（1）、D极（5）与AlGaN的连接为欧姆接触，G极（2）与AlGaN的连接为肖特基接触的宽禁带半导体器件。
5.根据权利要求1所述的一种带有场板的GaN-HEMT芯片的制作工艺，其特征在于:所述步骤5）中钝化层（3）的成分是氮化硅。
6.根据权利要求1所述的一种带有场板的GaN-HEMT芯片的制作工艺，其特征在于:所述步骤6）中金属使用金或者其他易制作电极的金属或金属体系。
7.根据权利要求1所述的一种带有场板的GaN-HEMT芯片的制作工艺，其特征在于:所述带有场板(7)的GaN-HEMT芯片可以有效抑制电流崩塌、提升击穿电压。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201711367271.0A CN108054098A (zh) | 2017-12-18 | 2017-12-18 | 一种带有场板的GaN-HEMT芯片的制作工艺 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201711367271.0A CN108054098A (zh) | 2017-12-18 | 2017-12-18 | 一种带有场板的GaN-HEMT芯片的制作工艺 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN108054098A true CN108054098A (zh) | 2018-05-18 |
Family
ID=62133230
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201711367271.0A Pending CN108054098A (zh) | 2017-12-18 | 2017-12-18 | 一种带有场板的GaN-HEMT芯片的制作工艺 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN108054098A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112599412A (zh) * | 2020-11-24 | 2021-04-02 | 上海工程技术大学 | 一种防击穿的氮化镓基功率器件制备方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103077891A (zh) * | 2013-01-21 | 2013-05-01 | 桂林电子科技大学 | 基于超级结的氮化镓hemt器件及制备方法 |
| CN105762183A (zh) * | 2016-05-17 | 2016-07-13 | 中国电子科技集团公司第十三研究所 | 具有场板的AlGaN/GaN极化掺杂场效应晶体管及制造方法 |
| WO2016144263A1 (en) * | 2015-03-09 | 2016-09-15 | Agency For Science, Technology And Research | Self-aligning source, drain and gate process for iii-v nitride mishemts |
| CN106972056A (zh) * | 2017-04-20 | 2017-07-21 | 郑州大学 | 基于BCB钝化的抗质子辐照InP基HEMT器件及其加工方法 |
-
2017
- 2017-12-18 CN CN201711367271.0A patent/CN108054098A/zh active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103077891A (zh) * | 2013-01-21 | 2013-05-01 | 桂林电子科技大学 | 基于超级结的氮化镓hemt器件及制备方法 |
| WO2016144263A1 (en) * | 2015-03-09 | 2016-09-15 | Agency For Science, Technology And Research | Self-aligning source, drain and gate process for iii-v nitride mishemts |
| CN105762183A (zh) * | 2016-05-17 | 2016-07-13 | 中国电子科技集团公司第十三研究所 | 具有场板的AlGaN/GaN极化掺杂场效应晶体管及制造方法 |
| CN106972056A (zh) * | 2017-04-20 | 2017-07-21 | 郑州大学 | 基于BCB钝化的抗质子辐照InP基HEMT器件及其加工方法 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112599412A (zh) * | 2020-11-24 | 2021-04-02 | 上海工程技术大学 | 一种防击穿的氮化镓基功率器件制备方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN107946358A (zh) | 一种与Si‑CMOS工艺兼容的AlGaN/GaN异质结HEMT器件及其制作方法 | |
| CN104851864B (zh) | 带有悬空梁式引线结构的GaN肖特基二极管及其制作方法 | |
| JPH10505951A (ja) | 高周波用の自己アライメント式電界効果トランジスタ | |
| CN108649071B (zh) | 半导体器件及其制造方法 | |
| CN103545360A (zh) | 高电子迁移率晶体管及其形成方法 | |
| US11069787B2 (en) | GaN-based microwave power device with large gate width and manufacturing method thereof | |
| CN102148157A (zh) | 制作带有自对准场板的增强型hemt的方法 | |
| KR101758082B1 (ko) | 질화물 반도체 소자의 제조 방법 | |
| JP2010245349A (ja) | 半導体装置およびその製造方法 | |
| JP2007128994A (ja) | 半導体装置 | |
| CN113690132B (zh) | 一种基于双层钝化精准刻蚀的双t型栅的制备方法 | |
| CN111863807B (zh) | 基于源场板的单片异质集成Cascode结构场效应晶体管及制作方法 | |
| CN109727853A (zh) | 一种高迁移率晶体管的制备方法 | |
| US20230352558A1 (en) | High electron mobility transistor, preparation method, and power amplifier/switch | |
| CN110600535A (zh) | 一种肖特基二极管芯片及其制备方法 | |
| CN105428236A (zh) | GaN HEMT射频器件及其栅极自对准制备方法 | |
| CN109860288A (zh) | 半导体装置 | |
| CN207925477U (zh) | 一种与Si-CMOS工艺兼容的AlGaN/GaN异质结HEMT器件 | |
| CN108054098A (zh) | 一种带有场板的GaN-HEMT芯片的制作工艺 | |
| US11437301B2 (en) | Device with an etch stop layer and method therefor | |
| CN207517699U (zh) | 一种GaN-HEMT芯片 | |
| CN110600990B (zh) | 一种基于柔性衬底的GaN基激光器与HEMT的器件转移制备方法 | |
| CN104377301A (zh) | 一种ⅲ-ⅴ族化合物半导体霍尔元件及其制备方法 | |
| CN105206684A (zh) | 一种新型平面耿氏二极管及其制备方法 | |
| CN106298513B (zh) | 一种hbt制造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20180518 |