一種氮化鎵器件的加工方法和氮化鎵器件的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明實施例提供一種氮化鎵器件的加工方法，該加工方法為：在氮化鎵器件的表面墊積一層氧化層，所述氧化層的材質(zhì)為電絕緣材質(zhì)，對所述氧化層進行刻蝕，以保留所述氮化鎵器件的臺階的側(cè)壁上的氧化層、并去除掉所述臺階的側(cè)壁之外的其他部分的氧化層。本發(fā)明還公開了一種氮化鎵器件。采用本發(fā)明，可以完全的刻蝕掉上述臺階的前后兩側(cè)的金屬層，避免金屬刻蝕中臺階的前后兩側(cè)的側(cè)壁金屬殘留，防止氮化鎵器件的源級（S）和漏極（D）的金屬短接互連，并有效的隔離氮化鎵器件的柵極金屬和氮化鎵器件的導(dǎo)電溝道、防止氮化鎵器件漏電。
【專利說明】一種氮化鎵器件的加工方法和氮化鎵器件

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及半導(dǎo)體領(lǐng)域，尤其涉及一種氮化鎵器件的加工方法和氮化鎵器件。

【背景技術(shù)】
[0002] 目前，國際半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)已經(jīng)進入以氮化鎵（GaN)材料、碳化硅（SIC)材料和金剛石 等為代表的第三代寬禁帶半導(dǎo)體時代。氮化鎵材料具有寬的直接帶隙，強的原子鍵、高的熱 導(dǎo)率、化學(xué)穩(wěn)定性好等性質(zhì)和強的抗輻照能力，在光電子、高溫大功率器件和高頻微波器件 應(yīng)用方面有著廣闊的前景。
[0003] 絕大部分氮化鎵器件的制作工藝為：在襯底材料上外延生長成氮化鋁晶核（A1N nucleation)，在成核層上生長氮化鎵外延，在氮化鎵外延生長氮化鎵層，然后在氮化鎵層 上生長一層硅換雜的氮化鋁鎵（AlGaN)，在氮化鋁鎵和氮化鎵的溝道之間形成二維電子氣 和異質(zhì)結(jié)溝道，最后用一薄的鈍化層保護二維電子氣和異質(zhì)結(jié)溝道的表面。
[0004] 在制作以氮化鎵材料為基礎(chǔ)的二極管、晶體管和光探測器等氮化鎵器件的過程 中，需要對氮化鎵器件進行刻蝕?？涛g技術(shù)一般分為：濕法刻蝕技術(shù)和干法刻蝕技術(shù)。濕法 刻蝕利用通過化學(xué)溶液的化學(xué)反應(yīng)將不需要的薄膜去掉的圖形轉(zhuǎn)移方法，由于氮化鎵材料 具有高的結(jié)合鍵能，穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì)(幾乎不被任何酸腐蝕)，氮化鎵材料在一般溶液中幾 乎不溶解。因此，氮化鎵器件的刻蝕一般不采用濕法刻蝕，而采用干法刻蝕。干法刻蝕利用 具有一定能量的離子或原子通過離子的物理轟擊或化學(xué)腐蝕，或者兩種的協(xié)同作用，以達 到刻蝕的目的。
[0005] 由于現(xiàn)有技術(shù)中氮化鎵器件的特殊結(jié)構(gòu)和刻蝕特性，現(xiàn)有技術(shù)中存在如下技術(shù)問 題：
[0006] 問題一：
[0007] 如圖1所示，在氮化鎵器件的源極（S)和漏極（D)之間具有臺階。在該氮化鎵器件 的表面墊積金屬層后，對該金屬層進行刻蝕，由于該氮化鎵器件的表面墊積的金屬層會與 上述臺階的側(cè)壁形成90°的直角，還由于對氮化鎵器件進行刻蝕時需要硅片（wafer)的放 置方向與刻蝕氣流垂直才能得到良好的刻蝕特性，因此墊積在該氮化鎵器件的臺階的側(cè)壁 上的金屬很難被刻蝕干凈，會在氮化鎵器件的表面與上述臺階的側(cè)壁之間的90°直角內(nèi)殘 留，導(dǎo)致源極（S)和漏極（D)短接互連，造成氮化鎵器件短路。
[0008] 圖2和圖3為圖1所示的氮化鎵器件沿柵極(AA'方向）的切面圖。
[0009] 圖2為金屬刻蝕前的該氮化鎵器件的形貌，可見此時，在該氮化鎵器件的表面墊 積的金屬層與該氮化鎵器件的臺階的側(cè)壁金屬形成了 90°的直角。
[0010] 圖3為金屬刻蝕后的該氮化鎵器件的形貌，可見此時，對該氮化鎵器件進行金屬 刻蝕后，在該氮化鎵器件的表面與上述臺階的側(cè)壁之間的90°的直角內(nèi)存在部分難以刻蝕 掉的側(cè)壁金屬殘留，該側(cè)壁金屬殘留導(dǎo)致氮化鎵器件的源極（S)和漏極（D)形成短接互連， 造成氮化鎵器件短路。
[0011]問題二：
[0012] 圖4為圖1沿柵極方向（AA'方向）的切面圖。
[0013] 如圖4所示，在氮化鎵器件的氮化鎵層和氮化鋁鎵層之間具有特殊的導(dǎo)電溝道。 由于氮化鎵器件的特殊導(dǎo)電層為一層很薄的二維電子氣，在氮化鎵器件上制作柵極金屬 時，當(dāng)柵極金屬橫跨整個臺階時，柵極金屬會與上述導(dǎo)電溝道相接，導(dǎo)致氮化鎵器件漏電。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0014] 本發(fā)明實施例提供一種氮化鎵器件的加工方法和氮化鎵器件，用于防止由于氮化 鎵器件的源級（S)和漏極（D)短接互連造成的氮化鎵器件短路、以及由于氮化鎵器件的柵 極金屬和氮化鎵器件的導(dǎo)電溝道相接造成的氮化鎵器件漏電的問題。
[0015] 在所述氮化鎵器件的表面墊積一層氧化層，所述氧化層的材質(zhì)為電絕緣材質(zhì)；
[0016] 對所述氧化層進行刻蝕，以保留所述氮化鎵器件的臺階的側(cè)壁上的氧化層、并去 除掉所述臺階的側(cè)壁之外的其他部分的氧化層。
[0017] 一種氮化鎵器件，該氮化鎵器件包括：
[0018] 臺階、分別位于所述臺階的左右兩側(cè)的源級（S)和漏極（D)、和橫跨所述臺階的柵 極（G);以及，
[0019] 在所述臺階的側(cè)壁上墊積有氧化層，所述氧化層的材質(zhì)為電絕緣材質(zhì)。
[0020] 本發(fā)明實施例中，在氮化鎵器件的表面墊積一層氧化層，所述氧化層的材質(zhì)為電 絕緣材質(zhì)，對所述氧化層進行刻蝕，以保留所述氮化鎵器件的臺階的側(cè)壁上的氧化層、并去 除掉所述臺階的側(cè)壁之外的其他部分的氧化層。
[0021] 如圖6所示，在氮化鎵器件的臺階的側(cè)壁上形成了一層氧化層，即側(cè)墻。加入該側(cè) 墻后，使臺階的側(cè)壁上的氧化層與氮化鎵器件的表面之間的角度遠大于90°。在對氮化鎵 器件的表面墊積的金屬層進行刻蝕時，可以完全的去除掉該臺階的前后兩側(cè)的金屬層，避 免金屬刻蝕中臺階的前后兩側(cè)的側(cè)壁金屬殘留。有效的防止氮化鎵器件的源級和漏極之間 的短接互連。并且，可以有效的隔離氮化鎵器件的柵極金屬和導(dǎo)電溝道，從而保護該氮化鎵 器件的導(dǎo)電溝道，防止該氮化鎵器件漏電。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0022] 圖1為現(xiàn)有技術(shù)中氮化鎵器件示意圖；
[0023] 圖2為現(xiàn)有技術(shù)中氮化鎵器件沿柵極(AA'方向）切面示意圖；
[0024] 圖3為現(xiàn)有技術(shù)中氮化鎵器件金屬刻蝕后的形貌示意圖；
[0025] 圖4為現(xiàn)有技術(shù)中氮化鎵器件制作柵極金屬后的形貌示意圖；
[0026] 圖5為本發(fā)明實施例中氮化鎵器件的加工方法的流程示意圖；
[0027] 圖6為本發(fā)明實施例中氮化鎵器件金屬刻蝕前的形貌示意圖；
[0028] 圖7為本發(fā)明實施例中氮化鎵器件墊積金屬后的形貌示意圖；
[0029] 圖8為本發(fā)明實施例中氮化鎵器件的臺階的左右側(cè)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030] 圖9為本發(fā)明實施例中氮化鎵器件金屬刻蝕后的形貌示意圖；
[0031] 圖10為本發(fā)明實施例中氮化鎵器件制作了柵極金屬后的形貌示意圖；
[0032] 圖11為本發(fā)明實施例中制作了源級、漏極和柵極后的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實施方式】
[0033] 為了提供一種用于防止由于氮化鎵器件的源級（S)和漏極（D)短接互連造成的氮 化鎵器件短路、以及由于氮化鎵器件的柵極金屬和氮化鎵器件的導(dǎo)電溝道相接造成的氮化 鎵器件漏電的方案，本發(fā)明實施例提供了一種氮化鎵器件的加工方法，本方法中，在氮化鎵 器件的表面墊積一層氧化層，該氧化層的材質(zhì)為電絕緣材質(zhì)，對該氧化層進行刻蝕，以保留 該氮化鎵器件的臺階的側(cè)壁上的氧化層、并去除掉上述臺階的側(cè)壁之外的其他部分的氧化 。。
[0034] 參見圖5,本發(fā)明提供的氮化鎵器件的加工方法，具體包括以下步驟：
[0035] 步驟50 :在氮化鎵器件的表面墊積一層氧化層，上述氧化層的材質(zhì)為電絕緣材 質(zhì)；
[0036] 步驟51 :對該氧化層進行刻蝕(例如可以采用干法刻蝕)，以保留氮化鎵器件的臺 階的側(cè)壁上的氧化層、并去除掉該臺階的側(cè)壁之外的其他部分的氧化層。
[0037] 進一步的，在對上述氧化層進行刻蝕，以保留上述氮化鎵器件的臺階的側(cè)壁上的 氧化層、并去除掉該臺階的側(cè)壁之外的其他部分的氧化層之后，可在上述氮化鎵器件的表 面墊積一層金屬層；對該金屬層進行刻蝕，以保留上述臺階的左右兩側(cè)的金屬層、并去除掉 上述臺階的前后兩側(cè)的金屬層，將上述臺階的左右兩側(cè)中一側(cè)的金屬層作為該氮化鎵器件 的源極、另一側(cè)的金屬層作為該氮化鎵器件的漏極。
[0038] 進一步的，在對該金屬層進行刻蝕，以保留上述臺階的左右兩側(cè)的金屬層，并去除 上述臺階的前后兩側(cè)的金屬層之后，可在該氮化鎵器件的表面再次墊積一層金屬層；對再 次墊積的金屬層進行刻蝕，以保留橫跨上述臺階的金屬層、并去除其他部位的金屬層，將橫 跨上述臺階的金屬層作為該氮化鎵器件的柵極。
[0039] 較佳的，該氧化層的材質(zhì)為二氧化硅或氮化硅。
[0040] 進一步的，該氧化層的厚度略小于或不小于所述臺階的厚度。
[0041] 實施例一：
[0042] 步驟一：在氮化鎵器件的表面墊積一層氧化層，上述氧化層的材質(zhì)為電絕緣材質(zhì)， 該氧化層覆蓋了氮化鎵器件的所有表面，特別的，包括氮化鎵器件的臺階的所有表面。
[0043] 步驟二：對該氧化層進行刻蝕(例如可以采用干法刻蝕)，以保留氮化鎵器件的臺 階的側(cè)壁上的氧化層，即圖6中的側(cè)墻，并去除掉該臺階的側(cè)壁之外的其他部分的氧化層。
[0044] 其中，該氧化層的材質(zhì)為電絕緣材質(zhì)，電絕緣材質(zhì)包括全部能夠阻止電流通過的 材料，由于二氧化硅和氮化硅具備優(yōu)越的電絕緣性和工藝的可行性，本發(fā)明采用二氧化硅 和氮化硅作為氧化層，性能更優(yōu)。
[0045] 步驟三：參見圖7,在對該氧化層進行刻蝕之后，在該氮化鎵器件的表面墊積一層 金屬層，對該金屬層進行刻蝕，以保留上述臺階的左右兩側(cè)的金屬層、并去除掉上述臺階的 前后兩側(cè)的金屬層，將上述臺階的左右兩側(cè)中一側(cè)的金屬層作為該氮化鎵器件的源極、另 一側(cè)的金屬層作為該氮化鎵器件的漏極。其中，參見圖8,80為臺階的左側(cè)，81為上臺階的 右側(cè)，82為臺階的前側(cè)，83為臺階的后側(cè)。
[0046] 較佳的，當(dāng)該氧化層的厚度略小于或不小于上述臺階的厚度時(上述略小于指，該 氧化層的厚度和上述臺階的厚度之差小于門限值，例如該門限值可以為lOnm)，墊積在臺階 的側(cè)壁上的金屬層與墊積在氮化鎵器件的表面的金屬層之間的角度遠大于90°，進行金屬 刻蝕時，可以完全的去除掉該臺階的前后兩側(cè)的金屬層，如圖9所示，此時，在臺階的前后 兩側(cè)沒有殘留任何側(cè)壁金屬，不會造成氮化鎵器件的源級和漏級的短接互連。
[0047] 實施例二：
[0048] 步驟一：在氮化鎵器件的表面墊積一層氧化層，上述氧化層的材質(zhì)為電絕緣材質(zhì)， 該氧化層覆蓋了氮化鎵器件的所有表面，特別的，包括氮化鎵器件的臺階的所有表面。
[0049] 步驟二：對該氧化層進行刻蝕(例如可以采用干法刻蝕)，以保留氮化鎵器件的臺 階的側(cè)壁上的氧化層，即圖6中的側(cè)墻，并去除掉該臺階的側(cè)壁之外的其他部分的氧化層。
[0050] 其中，該氧化層的材質(zhì)為電絕緣材質(zhì)，電絕緣材質(zhì)包括全部能夠阻止電流通過的 材料，由于二氧化硅和氮化硅具備優(yōu)越的電絕緣性和工藝的可行性，本發(fā)明采用二氧化硅 和氮化硅作為氧化層，性能更優(yōu)。
[0051] 步驟三：參見圖7,在對該氧化層進行刻蝕之后，在該氮化鎵器件的表面墊積一層 金屬層，對該金屬層進行刻蝕，以保留上述臺階的左右兩側(cè)的金屬層、并去除掉上述臺階的 前后兩側(cè)的金屬層，將上述臺階的左右兩側(cè)中一側(cè)的金屬層作為該氮化鎵器件的源極、另 一側(cè)的金屬層作為該氮化鎵器件的漏極。其中，參見圖8,80為臺階的左側(cè)，81為臺階的右 側(cè)，82為臺階的前側(cè)，83為臺階的后側(cè)。
[0052] 較佳的，當(dāng)該氧化層的厚度略小于或不小于上述臺階的厚度時(上述略小于指，該 氧化層的厚度和上述臺階的厚度之差小于門限值，例如該門限值可以為lOnm)，墊積在臺階 的側(cè)壁上的金屬層與墊積在氮化鎵器件的表面的金屬層之間的角度遠大于90°，進行金屬 刻蝕時，可以完全的去除掉該臺階的前后兩側(cè)的金屬層，如圖9所示，此時，在臺階的前后 兩側(cè)沒有殘留任何側(cè)壁金屬，不會造成氮化鎵器件的源級和漏級的短接互連。
[0053] 步驟四：參見圖10,在該氮化鎵器件的表面再次墊積一層金屬層；對再次墊積的 金屬層進行刻蝕，以保留橫跨上述臺階的金屬層、并去除其他部位的金屬層，將橫跨上述臺 階的金屬層作為該氮化鎵器件的柵極。
[0054] 其中，制作了氮化鎵器件的源級、漏極和柵極后的器件結(jié)構(gòu)參見圖11，其中110為 臺階、111為位于臺階的左側(cè)的源級（S)、112為位于臺階的右側(cè)的漏極（D)、113為橫跨臺階 的柵極（G)、114為在臺階的側(cè)壁上墊積的氧化層（即側(cè)墻)。
[0055] 此時，該側(cè)墻位于氮化鎵器件的柵極金屬和導(dǎo)電溝道之間，由于側(cè)墻為電絕緣材 質(zhì)，可以阻止電流通過?？梢姡搨?cè)墻有效的隔離了氮化鎵器件的柵極金屬和導(dǎo)電溝道，避 免了氮化鎵器件的柵極漏電。
[0056] 仍參見圖11，本發(fā)明提供的氮化鎵器件，該氮化鎵器件包括：
[0057] 臺階 110;
[0058] 位于該臺階的左側(cè)的源級（S) 111 ;
[0059] 位于該臺階的右側(cè)的漏級（D) 112 ;
[0060] 橫跨該臺階的柵極（G) 113 ;
[0061] 在該臺階的側(cè)壁上墊積的氧化層114,即側(cè)墻，該氧化層的材質(zhì)為電絕緣材質(zhì)。
[0062] 較佳的，該氧化層的材質(zhì)為二氧化硅或氮化硅。
[0063] 進一步的，該氧化層的厚度略小于或不小于所述臺階的厚度。
[0064] 綜上，本發(fā)明的有益效果包括：
[0065] 如圖6所示，此時，在氮化鎵器件的臺階的側(cè)壁上形成了一層氧化層，即側(cè)墻。加 入該側(cè)墻后，使臺階的側(cè)壁上的氧化層（即側(cè)墻）與氮化鎵器件的表面之間的角度遠大于 90°。如圖7所示，在對氮化鎵器件的表面墊積的金屬層進行刻蝕時，可以完全的去除掉該 臺階的前后兩側(cè)的金屬層，避免金屬刻蝕中臺階的前后兩側(cè)的側(cè)壁金屬殘留，然后將臺階 的左右兩側(cè)中一側(cè)的金屬層作為所述氮化鎵器件的源極、另一側(cè)的金屬層作為所述氮化鎵 器件的漏極。如圖8所示，80為臺階的左側(cè)，81為臺階的右側(cè)，82為臺階的前側(cè)，83為臺階 的后側(cè)。加入了側(cè)墻后，有效的防止氮化鎵器件的源級和漏極之間的短接互連。圖9為氮 化鎵器件刻蝕后的形貌示意圖。
[0066] 以及，如圖10所示，加入該側(cè)墻后，可以有效的隔離柵極金屬和該氮化鎵器件的 導(dǎo)電溝道，從而保護該氮化鎵器件的導(dǎo)電溝道，防止該氮化鎵器件漏電。
[0067] 圖11為氮化鎵器件制作了源級、漏極和柵極后的結(jié)構(gòu)示意圖，其中110為臺階、 111為位于臺階的左側(cè)的源級（s)、112為位于臺階的右側(cè)的漏極（D)、113為橫跨臺階的柵 極（G)、114為在臺階的側(cè)壁上墊積的氧化層（即側(cè)墻)。
[0068] 顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本發(fā)明進行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精 神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍 之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種氮化鎵器件的加工方法，其特征在于，該方法包括： 在所述氮化鎵器件的表面墊積一層氧化層，所述氧化層的材質(zhì)為電絕緣材質(zhì)； 對所述氧化層進行刻蝕，以保留所述氮化鎵器件的臺階的側(cè)壁上的氧化層、并去除掉 所述臺階的側(cè)壁之外的其他部分的氧化層。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在對所述氧化層進行刻蝕，以保留所述氮 化鎵器件的臺階的側(cè)壁上的氧化層、并去除掉所述臺階的側(cè)壁之外的其他部分的氧化層之 后，進一步包括： 在所述氮化鎵器件的表面墊積一層金屬層； 對所述金屬層進行刻蝕，以保留所述臺階的左右兩側(cè)的金屬層、并去除掉所述臺階的 前后兩側(cè)的金屬層，將所述臺階的左右兩側(cè)中一側(cè)的金屬層作為所述氮化鎵器件的源極、 另一側(cè)的金屬層作為所述氮化鎵器件的漏極。
3. 如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，在對所述金屬層進行刻蝕，以保留所述臺階 的左右兩側(cè)的金屬層，并去除所述臺階的前后兩側(cè)的金屬層之后，進一步包括 ： 在所述氮化鎵器件的表面再次墊積一層金屬層； 對再次墊積的金屬層進行刻蝕，以保留橫跨所述臺階的金屬層、并去除其他部位的金 屬層，將橫跨所述臺階的金屬層作為所述氮化鎵器件的柵極。
4. 如權(quán)利要求1-3任一所述的方法，其特征在于，所述氧化層的材質(zhì)為二氧化硅或氮 化硅。
5. 如權(quán)利要求1-3任一所述的方法，其特征在于，所述氧化層的厚度不小于所述臺階 的厚度。
6. -種氮化鎵器件，其特征在于，所述氮化鎵器件包括臺階、分別位于所述臺階的左右 兩側(cè)的源極S和漏極D、和橫跨所述臺階的柵極G ;以及， 在所述臺階的側(cè)壁上墊積有氧化層，所述氧化層的材質(zhì)為電絕緣材質(zhì)。
7. 如權(quán)利要求6所述的氮化鎵器件，其特征在于，所述氧化層的為二氧化硅或氮化硅。
8. 如權(quán)利要求6或7所述的氮化鎵器件，其特征在于，所述氧化層的厚度不小于所述臺 階的厚度。
【文檔編號】H01L33/30GK104143592SQ201310172945
【公開日】2014年11月12日 申請日期:2013年5月10日 優(yōu)先權(quán)日:2013年5月10日
【發(fā)明者】陳建國, 張楓, 劉蓬, 謝春誠 申請人:北大方正集團有限公司, 深圳方正微電子有限公司