一种用于GaNHEMT器件的表面钝化与界面控制方法及相关器件与流程

本技术涉及半导体器件制造，特别是涉及一种用于gan hemt器件的表面钝化与界面控制方法及相关器件。

背景技术：

1、p-gan栅极gan hemt（high electron mobility transistor，高电子迁移率晶体管）属于增强型（normally-off，e-mode）器件，具有正的栅极阈值电压（vth>0v）。在器件制造工艺中，需要对p-gan层进行完全刻蚀，并使刻蚀停止于下方的algan势垒层表面，同时应使表面损伤降至最低，如图1所示（采用sin硬掩模的p-gan等离子体干法刻蚀）。

2、目前已开发出多种高选择比的p-gan等离子体刻蚀配方，其中gan与algan的刻蚀选择比大于20:1，例如采用ar/cl2/o2或bcl3/sf6刻蚀气体体系，或使用设备供应商提供的专用原子层刻蚀（atomic layer etching，ale）设备。p-gan刻蚀完成后，algan势垒层表面及p-gan侧壁将不可避免地引入刻蚀损伤。因此，在沉积表面钝化层之前，必须对暴露表面进行修复处理，典型方法包括但不限于：稀氢氟酸（hf）、缓冲氧化物刻蚀液（boe）、盐酸（hcl）、氨水（nh4oh）或四甲基氢氧化铵（tmah）溶液清洗。

3、随后，可通过等离子体增强化学气相沉积（pecvd）或低压化学气相沉积（lpcvd）形成sin/sio2钝化层，亦可通过物理气相沉积（pvd）、原子层沉积（ald）或脉冲激光沉积（pld）形成aln/al2o3钝化层，以覆盖器件整体表面。

4、由于界面及边界陷阱的存在，钝化层与algan势垒层表面、p-gan顶部及侧壁（包覆结构）之间的界面质量必须得到良好控制，以确保例如栅极漏电流、漏极漏电流以及开关过程中的动态导通电阻（rdson）等器件特性的稳定性，这与硅基mosfet中栅氧界面质量控制的要求类似。

5、因此，如何提升gan hemt器件的电学性能与可靠性，成为本领域亟需解决的技术问题。

技术实现思路

1、本技术的目的是提供一种用于gan hemt器件的表面钝化与界面控制方法及相关器件，可有效稳定p-gan栅极hemt的器件特性，抑制栅极及漏极漏电流，并改善开关过程中的动态rdson稳定性。

2、为实现上述目的，本技术提供了如下方案：

3、第一方面，本技术提供了一种用于gan hemt器件的表面钝化与界面控制方法，包括：

4、在algan势垒层表面、p-gan表面及侧壁上沉积界面层；所述界面层为aloxny界面层。

5、在所述界面层表面沉积钝化层。

6、可选地，在algan势垒层表面、p-gan表面及侧壁上沉积界面层，具体包括：

7、沉积aln薄膜。

8、采用氧气等离子体对所述aln薄膜进行氧化处理，得到氧化处理后的aln薄膜。

9、判断是否达到目标厚度；得到第一判断结果。

10、若所述第一判断结果为否，则返回“沉积aln薄膜”步骤。

11、若所述第一判断结果为是，则停止。

12、可选地，所述aln薄膜的厚度为1nm~5nm。

13、可选地，在algan势垒层表面、p-gan表面及侧壁上沉积界面层，具体包括：

14、沉积al2o3薄膜。

15、采用氮气等离子体对所述al2o3薄膜进行氮化处理，得到氮化处理后的al2o3薄膜。

16、判断是否达到目标厚度；得到第二判断结果。

17、若所述第二判断结果为否，则返回“沉积al2o3薄膜”步骤。

18、若所述第二判断结果为是，则停止。

19、可选地，所述al2o3薄膜的厚度为1nm~5nm。

20、可选地，在algan势垒层表面、p-gan表面及侧壁上沉积界面层，具体包括：

21、沉积aln薄膜。

22、采用氧气等离子体对所述aln薄膜进行氧化处理，得到氧化处理后的aln薄膜。

23、基于所述氧化处理后的aln薄膜，沉积al2o3薄膜。

24、采用氮气等离子体对所述al2o3薄膜进行氮化处理，得到氮化处理后的al2o3薄膜。

25、判断是否达到目标厚度；得到第三判断结果。

26、若所述第三判断结果为否，则返回“沉积aln薄膜”步骤。

27、若所述第三判断结果为是，则停止。

28、可选地，在algan势垒层表面、p-gan表面及侧壁上沉积界面层，具体包括：

29、沉积al2o3薄膜；

30、采用氮气等离子体对所述al2o3薄膜进行氮化处理，得到氮化处理后的al2o3薄膜；

31、基于所述氮化处理后的al2o3薄膜，沉积aln薄膜；

32、采用氧气等离子体对所述aln薄膜进行氧化处理，得到氧化处理后的aln薄膜；

33、判断是否达到目标厚度；得到第四判断结果；

34、若所述第四判断结果为否，则返回“沉积al2o3薄膜”步骤；

35、若所述第四判断结果为是，则停止。

36、可选地，在algan势垒层表面、p-gan表面及侧壁上沉积界面层，具体包括：

37、在氧气/氮气混合等离子体氛围中直接沉积aloxny薄膜，直至达到目标厚度。

38、可选地，所述界面层的总厚度在1~20nm范围内，氧氮比介于0.1至10之间。

39、第二方面，本技术提供了一种gan hemt器件，所述gan hemt器件基于上述所述的用于gan hemt器件的表面钝化与界面控制方法制备得到，所述gan hemt器件包括：

40、si衬底。

41、位于所述si衬底上表面的gan/algan缓冲层。

42、位于所述gan/algan缓冲层上表面的gan沟道层。

43、位于所述gan沟道层上表面的algan势垒层；所述algan势垒层与gan沟道层的界面处形成二维电子气。

44、位于所述algan势垒层上表面的p-gan。

45、覆盖于所述algan势垒层上表面、所述p-gan上表面及侧壁的界面层。

46、位于所述界面层上表面的钝化层。

47、在对应接触区刻蚀开口的源极、漏极和栅极。

48、根据本技术提供的具体实施例，本技术具有了以下技术效果：

49、本技术提供了一种用于gan hemt器件的表面钝化与界面控制方法及相关器件，通过在algan势垒层表面、p-gan表面及侧壁上沉积界面层，解决了p-gan刻蚀后algan势垒层表面以及p-gan表面、侧壁存在刻蚀损伤、界面陷阱多的问题，实现了对器件表面界面态的有效调控，同时不破坏下方二维电子气原有电学特性；通过在所述界面层表面沉积钝化层，解决了钝化层直接与器件损伤表面接触易产生大量界面缺陷，造成栅极漏电流、漏极漏电流偏大以及开关过程动态导通电阻不稳定的问题，实现钝化层与器件半导体表面之间高质量界面构建，保障器件电学特性稳定。本技术能够有效抑制gan hemt器件栅极、漏极漏电流，改善开关过程动态rdson稳定性，提升gan hemt器件整体电学性能与工作可靠性。