一種砷化鎵襯底mHEMT有源區(qū)電學(xué)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，具體涉及一種砷化鎵襯底mHEMT(變組分高電子迀移率晶體管)有源區(qū)電學(xué)隔離方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在半導(dǎo)體制造工藝過程中，化合物半導(dǎo)體器件有源區(qū)電學(xué)隔離的主要技術(shù)途徑包括:臺面腐蝕隔離和注入隔離。
[0003]臺面腐蝕方法實現(xiàn)電學(xué)隔離有諸多不益，例如深亞微米柵條在跨越幾百納米的腐蝕臺階時容易出現(xiàn)斷條而影響成品率；其次，腐蝕出的有源區(qū)臺面容易造成在柵條通過臺面?zhèn)缺跁r與導(dǎo)電溝道接觸，導(dǎo)致柵泄漏電流增大、柵擊穿電壓下降；第三，裸露在臺面?zhèn)缺诘漠愘|(zhì)結(jié)斷面在工藝制備過程中容易被腐蝕、沾污、在鈍化膜覆蓋時還會有一定量的耗盡這也是在半導(dǎo)體制備工藝過程中常常出現(xiàn)的問題。
[0004]相對于臺面腐蝕，離子注入是較好的選擇，因為它保持了器件的平面結(jié)構(gòu).這有利于器件制造和芯片工藝加工。而且離子注入避免了臺面?zhèn)让鏂诺男孤虼讼藮判孤﹩栴}。而大量的理論分析和實驗結(jié)果都表明，僅僅采用離子注入方法實現(xiàn)砷化鎵襯底的InGaAs/InAlAs mHEMT的理想隔離是有困難的，這是由于晶格匹配的InGaAs帶隙僅為0.74eV，其本征電阻率很小，而且隨著In組分的提高，InGaAs溝道將進一步變窄，本征電阻更??；另一方面，激活的離子在材料中形成淺施主能級也會導(dǎo)致隔離性能變差；第三，注入離子濃度剖面基本上遵循高斯分布規(guī)律，其濃度的峰值不在表面，必然會影響極薄高摻雜的InGaAs帽層的注人絕緣電阻。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明針對單獨采用臺面腐蝕隔離和注入隔離法進行半導(dǎo)體器件有源區(qū)電學(xué)隔離所存在的弊端，提供一種砷化鎵襯底mHEMT有源區(qū)電學(xué)隔離方法，其采用濕法腐蝕與離子注入相結(jié)合，實現(xiàn)良好的有源區(qū)隔離效果。
[0006]為解決上述問題，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:
[0007]—種砷化鎵襯底mHEMT有源區(qū)電學(xué)隔離方法，包括如下步驟:
[0008]步驟1，對樣品進行有機清洗和無機清洗，以確保樣品清洗潔凈；樣品為砷化鎵襯底上生長的變組分多層結(jié)構(gòu)的外延材料體系，且該外延材料體系的最上層為帽層；
[0009]步驟2，勻膠光刻保護樣品的有源區(qū)，并對光刻后的樣品進行堅膜處理以便后面的隔離工藝；
[0010]步驟3，對樣品進行濕法腐蝕，除去樣品的帽層，并形成有利于離子注入的溝槽；
[0011]步驟4，將離子由去除帽層區(qū)域注入到樣品中，形成有源區(qū)的電學(xué)隔離；
[0012]步驟5，對樣品進行歐姆金屬生長的光刻，并利用電子束蒸發(fā)臺在樣品上蒸發(fā)器件歐姆金屬。
[0013]上述步驟I中，所述帽層包括In。.53Ga0.47As帽層和In。.65Ga0.35As帽層，其中Ina53Gaa47As帽層和nQ.65Gaa35As帽層所摻雜質(zhì)均為Si。
[0014]上述步驟I中，對樣品進行有機清洗的過程具體為:先將樣品靜置于丙酮溶液中浸泡，以便除去樣品表面的有機污染物；再將樣品靜置于異丙醇溶液中，去除樣品表面上的丙酮；后用去離子水沖洗，并氮氣吹干；對樣品進行無機清洗的過程具體為:先用氨水與去離子水的混合溶液浸泡樣品，再用去離子水沖洗，并氮氣吹干。
[0015]上述步驟3中，利用檸檬酸與雙氧水混合溶液腐蝕去除樣品表面的帽層。
[0016]上述步驟4中，硼離子的注入需要利用離子注入仿真軟件計算出實際離子注入所需的能量，并用來指導(dǎo)實際的離子注入的能量和劑量，以便降低器件的工藝成本。
[0017]上述步驟5中，采用電子束蒸發(fā)臺自下而上依次蒸發(fā)出N1、AuGe、Ni和Au，以形成源漏歐姆接觸金屬電極。
[0018]上述步驟2和5中，光刻的過程具體為:先將光刻膠均勻地涂覆到樣品的表面，再利用深紫外光刻機對樣品進行曝光，后利用顯影液對曝光后的樣品進行顯影，再用去離子水定影，并氮氣吹干。
[0019]上述步驟2和步驟5中，在每次光刻之前都需要對樣品進行樣品表面涂粘附劑的預(yù)處理過程，以增強光刻膠與樣品表面的粘附性，從而提高樣品光刻的成功率。
[0020]上述步驟5之后，還進一步包括，步驟6，利用探針臺和和半導(dǎo)體測試分析儀對樣品上的相鄰器件的電學(xué)隔離效果進行測試，并驗證該有源區(qū)隔離效果的過程。
[0021]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下特點:
[0022]1、針對變組分高電子迀移率晶體管的有源區(qū)電學(xué)隔離，提出了濕法腐蝕和離子注入相結(jié)合的隔離方法，即首先利用濕法腐蝕去除樣品表面高摻雜層，再通過離子注入形成隔離的方法。首先去除表面高摻雜層，再進行離子注入隔離，有效提高了離子注入的注入效果，進而提高了有源區(qū)之間的隔離效果；
[0023]2、在同等條件下，離子注入和臺面腐蝕相結(jié)合的隔離方法，具有電學(xué)隔離效果好、工藝兼容性強、對后續(xù)工藝影響較小、具有良好的重復(fù)性和便于實現(xiàn)等特點，并有效地避免了單獨采用臺面腐蝕和離子注入的弊端，對半導(dǎo)體制造工藝有很好的使用價值。
【附圖說明】
[0024]圖1-圖5為一種砷化鎵襯底mHEMT有源區(qū)電學(xué)隔離方法的制備流程示意圖。
[0025]圖6為采用本發(fā)明制備的樣品相鄰器件有源區(qū)電學(xué)隔離的1-V曲線圖。
【具體實施方式】
[0026]—種砷化鎵襯底mHEMT有源區(qū)電學(xué)隔離方法，如圖1_圖5所示，包括如下步驟:
[0027]步驟一:器件外延樣品的清洗。
[0028]對樣品進行清洗，其中樣品為砷化鎵襯底上生長的變組分多層結(jié)構(gòu)的外延材料體系，且該外延材料體系包括帽層、勢皇層、溝道層和緩沖層等，其中帽層位于最上層。帽層為摻雜濃度較高，有利于和金屬形成歐姆接觸的高摻雜層。在本發(fā)明中，所述帽層為5nm的Ina53Gaa47As層和20nm的Ina65Gaa35As層，所摻雜質(zhì)為Si (娃)，濃度均為10E+19cm 3。砷化鎵襯底上生長的變組分多層結(jié)構(gòu)外延材料體系樣品可以通過MBE (分子束外延)生長獲得。首先，進行有機的清洗:將樣品靜置于丙酮溶液中浸泡5分鐘，以便除去樣品表面的有機污染物；將樣品靜置于異丙醇溶液中5分鐘，去除樣品表面上的丙酮；用去離子水沖洗6次，氮氣吹干。其次，進行無機清洗:利用25%的氨水:去離子水=1:10，將樣品浸泡2分鐘，去離子水沖洗6次，氮氣吹干。最終確保樣品清洗潔凈。
[0029]步驟二:有源區(qū)電學(xué)隔離光刻。參見圖1。
[0030]在勻膠光刻保護臺面前，先對樣品進行