用于GaN晶體管的器件隔離方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種用于GaN晶體管的器件隔離方法，其包括：在GaN晶圓表面旋涂光刻膠形成光刻膠層，GaN晶圓表面具有器件區(qū)域，器件區(qū)域內(nèi)形成有源極和漏極；采用光刻工藝對光刻膠層進行刻蝕，以保留覆蓋器件區(qū)域的光刻膠層和刻蝕出隔離區(qū)域，隔離區(qū)域露出所述GaN晶圓表面；采用感應(yīng)耦合等離子體刻蝕機將氟基等離子體摻入隔離區(qū)域中的GaN晶圓，以在GaN晶圓的外延層注入氟離子；去除覆蓋器件區(qū)域的光刻膠層。通過上述方式，本發(fā)明能夠利用GaN材料作為氟離子注入的天然掩膜實現(xiàn)氟離子注入，進而完成GaN晶體管之間的隔離。
【專利說明】
用于GaN晶體管的器件隔離方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種用于GaN晶體管的器件隔離方法。
【背景技術(shù)】
[0002]GaN材料屬于第三代半導(dǎo)體材料，具有禁帶寬度大、擊穿電場強度高等典型特點，十分適合用于制作高頻大功率器件。目前GaN微電子器件的已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于軍事通訊、雷達、電子對抗等國防軍工領(lǐng)域，隨著GaN晶圓成本的逐步下降以及GaN制造技術(shù)的不斷成熟，未來GaN器件將在民用領(lǐng)域大放異彩。未來的5G通訊或許是GaN電子器件走向大規(guī)模應(yīng)用的重要契機。
[0003]GaN電子器件的研究已開展二十年有余，其工藝制備技術(shù)也逐步成熟。對于晶體管制備關(guān)鍵技術(shù)之一的隔離工藝，目前GaN晶體管方面主要采用的無外乎兩種方式:一是臺面隔離，采用干法刻蝕GaN外延層，直至緩沖層，通過物理上的切斷實現(xiàn)器件間的電學(xué)隔離；另一種方式是注入隔離，通過將N、B、F等離子注入到外延層，對載流子的補償，形成高阻層。
[0004]臺面隔離技術(shù)具備明顯的缺點:如臺階過深會導(dǎo)致爬坡金屬容易斷裂;若緩沖層絕緣性能差會引起漏電；同時柵金屬在有源區(qū)以外部分由于淀積在絕緣性能不太好的GaN緩沖層上，還會引入較大的寄生電容進而影響器件的頻率特性。
[0005]離子注入隔離工藝是平面工藝，克服了臺面隔離工藝所帶來的一系列缺點，是目前GaN電子器件隔離工藝的首選技術(shù)。但離子注入隔離技術(shù)有以下不足之處:
[0006]1、離子注入設(shè)備體積巨大、價格高昂，維護成本高；
[0007]2、離子注入工藝效果主要取決于選用離子種類、注入能量、注入劑量，注入即定性，工藝可調(diào)整性較差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明主要解決的技術(shù)問題是提供一種用于GaN晶體管的器件隔離方法，能夠利用GaN材料作為氟離子注入的天然掩膜實現(xiàn)氟離子注入，進而完成GaN晶體管之間的隔離。
[0009]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的一個技術(shù)方案是:提供一種用于GaN晶體管的器件隔離方法，包括:在GaN晶圓表面旋涂光刻膠形成光刻膠層，所述GaN晶圓表面具有器件區(qū)域，所述器件區(qū)域內(nèi)形成有源極和漏極;采用光刻工藝對所述光刻膠層進行刻蝕，以保留覆蓋所述器件區(qū)域的光刻膠層和刻蝕出隔離區(qū)域，所述隔離區(qū)域露出所述GaN晶圓表面;采用感應(yīng)耦合等離子體刻蝕機將氟基等離子體摻入所述隔離區(qū)域中的GaN晶圓，以在所述GaN晶圓的外延層注入氟離子;去除覆蓋所述器件區(qū)域的光刻膠層。
[0010]優(yōu)選地，所述氟基等離子體為CF4氣體或CHF3氣體。
[0011]優(yōu)選地，所述在GaN晶體管表面旋涂光刻膠形成光刻膠層的步驟具體包括:在GaN晶體管表面旋涂光刻膠，將所述光刻膠在100°C下烘烤90s得到光刻膠層。
[0012]優(yōu)選地，所述光刻膠的旋涂厚度大于3μπι。
[0013]區(qū)別于現(xiàn)有技術(shù)的情況，本發(fā)明的有益效果是:
[0014]1.采用感應(yīng)耦合等離子體刻蝕機注入氟離子到GaN晶體管的外延層以實現(xiàn)隔離效果，而感應(yīng)耦合等離子體刻蝕機為GaN晶體管制備過程中必不可少的設(shè)備，從而能夠省去離子注入設(shè)備，可以極大的節(jié)省設(shè)備成本。
[0015]2.對于氟基等離子體，GaN晶體管所采用的AlGaN、GaN等材料具備良好的耐刻蝕性，因此AlGaN、GaN材料便可作為氟離子注入的天然掩膜。
[0016]3.本發(fā)明的器件隔離方法僅僅是在隔離工藝的具體步驟上進行了調(diào)整，與臺面隔離工藝一致、與注入隔離工藝類似，不引入額外工藝步驟，工藝兼容性強。
【附圖說明】
[0017]圖1是本發(fā)明實施例用于GaN晶體管的器件隔離方法的流程示意圖。
[0018]圖2至圖6是采用本發(fā)明實施例的用于GaN晶體管的器件隔離方法的制備過程示意圖。
【具體實施方式】
[0019]下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅是本發(fā)明的一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0020]參見圖1，是本發(fā)明實施例用于GaN晶體管的器件隔離方法的流程示意圖。本實施例的器件隔離方法包括以下步驟:
[0021]Sll:在GaN晶圓表面旋涂光刻膠形成光刻膠層，GaN晶圓表面具有器件區(qū)域，器件區(qū)域內(nèi)形成有源極和漏極。
[0022]其中，在旋涂光刻膠之前，如圖2所示，是在GaN晶圓表面旋涂光刻膠之前的起始狀態(tài)示意圖，圖中GaN晶圓10表面已經(jīng)完成其它工藝過程，如對準標記、歐姆接觸等，GaN晶圓10的表面具有器件區(qū)域101。在本實施例中，在步驟Sll之前，還可以包括對GaN晶圓表面進行清洗的步驟。
[0023]具體而言，在GaN晶圓表面旋涂光刻膠形成光刻膠層的步驟具體包括:在GaN晶圓表面旋涂光刻膠，將光刻膠在100 0C下烘烤90s得到光刻膠層。該光刻膠宜采用耐刻蝕性較好的正性光刻膠，并且旋涂厚度大于3μπι以確保，以使得器件區(qū)域得到充分保護。如圖3所示，是在GaN晶圓表面旋涂光刻膠后的示意圖，圖中，光刻膠層20完全覆蓋了GaN晶圓10的表面。
[0024]S12:采用光刻工藝對光刻膠層進行刻蝕，以保留覆蓋器件區(qū)域的光刻膠層和刻蝕出隔離區(qū)域，隔離區(qū)域露出GaN晶圓表面。
[0025]其中，光刻的流程可以包括曝光、顯影、后烘、堅膜等，后烘和堅膜可以提高耐刻蝕能力。隔離區(qū)域的光刻膠層被刻蝕掉后，會露出GaN晶圓的表面。如圖4所示，是對光刻膠層進行刻蝕后的示意圖，圖中，對光刻膠層20進行刻蝕后，隔離區(qū)域201露出了GaN晶圓10的表面。
[0026]S13:采用感應(yīng)耦合等離子體刻蝕機將氟基等離子體摻入隔離區(qū)域中的GaN晶圓，以在GaN晶圓的外延層注入氟離子。
[0027]其中，感應(yīng)耦合等離子體刻蝕機(ICP-RIE)具備兩個電感線圈，分別用于產(chǎn)生高密度等離子體和對等離子體提供偏置功率。在一個具體應(yīng)用中，該感應(yīng)耦合等離子體刻蝕機的工藝條件為:射頻功率為1000胃，3?6為20?508(^111，壓力為5?201111'0^偏置功率為20?100W，時間為2?5min。如圖5所示，是注入氟離子后的示意圖。
[0028]S14:去除覆蓋器件區(qū)域的光刻膠層。
[0029]其中，去除光刻膠層后，即完成隔離工藝。如圖6所示，是去除光刻膠層后的示意圖。
[0030]通過上述方式，本發(fā)明實施例的用于GaN晶體管的器件隔離方法通過在GaN晶圓的外延層中注入氟離子，可以形成補償中心，耗盡隔離區(qū)溝道中的載流子，進而切斷GaN晶體管之間的漏電通道。
[0031]以上所述僅為本發(fā)明的實施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本發(fā)明的專利保護范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種用于GaN晶體管的器件隔離方法，其特征在于，包括: 在GaN晶圓表面旋涂光刻膠形成光刻膠層，所述GaN晶圓表面具有器件區(qū)域，所述器件區(qū)域內(nèi)形成有源極和漏極； 采用光刻工藝對所述光刻膠層進行刻蝕，以保留覆蓋所述器件區(qū)域的光刻膠層和刻蝕出隔離區(qū)域，所述隔離區(qū)域露出所述GaN晶圓表面； 采用感應(yīng)耦合等離子體刻蝕機將氟基等離子體摻入所述隔離區(qū)域中的GaN晶圓，以在所述GaN晶圓的外延層注入氟離子； 去除覆蓋所述器件區(qū)域的光刻膠層。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于GaN晶體管的器件隔離方法，其特征在于，所述氟基等離子體為CF4氣體或CHF3氣體。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于GaN晶體管的器件隔離方法，其特征在于，所述在GaN晶圓表面旋涂光刻膠形成光刻膠層的步驟具體包括: 在GaN晶圓表面旋涂光刻膠，將所述光刻膠在100 °C下烘烤90s得到光刻膠層。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于GaN晶體管的器件隔離方法，其特征在于，所述光刻膠的旋涂厚度大于3μηι。
【文檔編號】H01L21/76GK106024695SQ201610656382
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年8月11日
【發(fā)明人】孔欣
【申請人】成都海威華芯科技有限公司