CN107248528B - 低频率损耗GaN基微波功率器件及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种低频率损耗GaN基微波功率器件，自下而上包括衬底层(1)、成核层(2)、缓冲层(3)和势垒层(4)，势垒层的两端分别设有源电极(5)和漏电极(6)，其中源电极(5)与漏电极(6)之间的势垒层上依次设有SiN钝化层(7)和BN钝化层(8)，该两层钝化层的中部刻蚀有开孔，开孔中引出半浮空栅电极(9)。本发明通过采用低介电常数、低电容材料BN与SiN组成复合钝化层，较传统钝化技术相比，减小了栅漏寄生电容和栅源寄生电容，降低了器件的频率损耗，可用于通讯、卫星导航、雷达***和基站***中。
Description
技术领域
本发明属于微电子技术领域，特别涉及一种低频率损耗GaN基微波功率器件，可用于通讯，卫星导航，雷达***和基站***中。
背景技术
随着科技水平的提高，现有的第一、第二代半导体材料已经无法满足更高频率、更高功率电子器件的需求，而基于氮化物半导体材料的电子器件则可满足这一要求，大大提高了器件性能，使得以GaN为代表的第三代半导体材料在微波毫米波器件制造中有了广泛的应用。GaN是一种新型宽禁带化合物半导体材料，具有许多硅基半导体材料所不具备的优良特性，如宽禁带宽度，高击穿电场，以及较高的热导率，且耐腐蚀，抗辐射等。进入二十世纪90年代后，由于P型掺杂技术的突破以及成核层技术的引入，使得GaN材料得到快速的发展。GaN材料可以形成AlGaN/GaN异质结构，这种异质结构不仅在室温下能获得很高的电子迁移率，以及极高的峰值电子速度和饱和电子速度，而且可以获得比第二代化合物半导体异质结更高的二维电子气浓度。这些优势使得AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管在微波毫米波频段的大功率、高效率、宽带宽、低噪声性能方面显著超过了GaAs基HEMT和InP基HEMT。
然而，电流崩塌已经成为限制AlGaN/GaN器件微波功率密度的主要因素。电流崩塌效应仍然是AlGaN/GaN HEMT器件进一步发展的瓶颈问题。
目前，在国内外，在器件工艺中普遍采用表面钝化技术来抑制电流崩塌效应，增强器件对外来离子玷污的阻挡能力，有效减少表面态带来的电流崩塌，这些方法有：
2008年Masataka Higashiwaki等人采用高Al组分AlGaN势垒层和Cat-CVD生长SiN钝化层等措施，在4H-SiC衬底上生长了栅长为60nm的AlGaN/GaN HEMT器件，其中2DEG面密度为2×1013cm-2，器件的2DEG迁移率为1900cm2/(V·s)，饱和电流为1.6A/mm，fT和fmax分别达到了190GHz和241GHz，见参考文献Masataka Higashiwaki,Takashi Mimura,ToshiakeMatsui Ga N-based FETs using Cat-CVD Si N passivation for millimeter-waveapplications Thin Solid Film 516(2008)548-552。
2010年，Haifeng Sun等人在SiC衬底上制备了100nm栅长近晶格匹配的，Al0.86In0.14N/AlN/GaN HEMT结构，截止频率fT达到了144GHz。随后，他们通过去除T型栅周围的SiN钝化层，减小寄生栅电容影响，55nm栅长的器件表现出205GHz的截止频率和191GHz的最高振荡频率，见参考文献H.Sun,A.R.Alt,H.Benedickter,et al.100-nm-gate(Al,In)N/GaN HEMTs grown on SiC with fT＝144GHz[J].IEEE Electron Device Letters,2010,31(4):293–295；H.Sun,A.R.Alt,H.Benedickter,et al.205-GHz(Al,In)N/GaN HEMTs[J].IEEE Electron Device Letters,2010,31(9):957–959.
综上所述，当前国际上都是采用SiN表面钝化技术来抑制电流崩塌效应，显著提高了AlGaN/GaN HEMT器件的输出功率和效率，增强了工作稳定性。但是当工作频率在30GHz以上高频时，会由于SiN介电常数较大，导致器件的栅漏寄生电容Cgd显著提高，影响器件工作性能。
发明内容
本发明的目的在于针对上述已有技术的缺点，提出一种低频率损耗GaN基微波功率器件及其制作方法，以在显著抑制电流崩塌效应的基础上，减少栅漏寄生电容，提高器件频率特性。
为实现上述目的，本发明的低频率损耗GaN基微波功率器件，自上而下包括衬底层、成核层、缓冲层、势垒层、在势垒层上还设有源电极和漏电极，其特征在于：源电极和漏电极之间势垒层的表面有两层钝化层，下方是SiN钝化层，上方是BN钝化层。钝化层中部刻蚀开孔，设有半浮栅电极。
由于直接生长较薄SiN钝化层对电流崩塌的抑制效果较差，SiN钝化层采用先生长后刻蚀的方法形成。
作为优选，SiN钝化层的生长厚度为100nm-200nm。
作为优选，SiN钝化层的刻蚀厚度为90nm-190nm。
作为优选，BN钝化层的厚度为20nm-50nm。
为实现上述目的，本发明的低频率损耗GaN基微波功率器件制作方法，包括如下步骤：
1)获取含有衬底、成核层、缓冲层、势垒层的外延基片，并对基片进行清洗；
2)采用感应耦合等离子体刻蚀ICP设备，刻蚀台面至势垒层，实现有源区域隔离；
3)在台面刻蚀完的势垒层上涂抹光刻胶并光刻出源电极和漏电极图形，采用电子束蒸发工艺，在源电极和漏电极图形区蒸发欧姆接触金属；
4)在势垒层上利用等离子增强化学气相沉积工艺PECVD淀积SiN薄膜，形成SiN钝化层；
5)利用ICP设备，刻蚀SiN钝化层，对其进行减薄；
6)在铜箔上生长BN薄膜，并将BN薄膜转移至SiN表面，产生复合钝化层；
7)在复合钝化层涂抹光刻胶并光刻出栅电极图形，利用ICP设备刻蚀去除栅下方的钝化层，产生槽栅；
8)采用电子束蒸发工艺，在槽栅内蒸发栅电极金属层，去除光刻胶，完成器件的制作。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
1.本发明通过采用低电容材料BN，减小了栅漏寄生电容，降低了器件的频率损耗；
2.本发明通过采用半浮栅，增加了栅源间距，减小了栅源寄生电容。
附图说明
图1是本发明低频率损耗GaN基微波功率器件的剖面结构示意图；
图2是本发明低频率损耗GaN基微波功率器件的制作工艺流程图；
具体实施方式
参照图1，本发明器件的结构包括衬底层1、成核层2、缓冲层3、势垒层4、源电极5、漏电极6、SiN钝化层7、BN钝化层8和栅电极9。其中，衬底层1、成核层2、缓冲层3、势垒层4自下而上设置；源电极5和漏电极6分布在势垒层4表面；源电极5和漏电极6之间的势垒层4表面有两层钝化层，其中下部是厚度为100nm-200nm的SiN钝化层7，上部是厚度为20nm-50nm的BN钝化层8，钝化层中部刻蚀有深度为90nm-190nm开孔，该开孔中设有栅电极9。
参照图2，本发明器件按照不同的衬底、薄膜不同的生长厚度和不同的刻蚀厚度，分别给出如下3种实施实例。
实施例一，在SiC衬底上制作SiN钝化层厚度为200nm，BN钝化层生长厚度为50nm，钝化层刻蚀厚度为60nm的低频率损耗GaN基微波功率器件。
本器件是在购买的已含有衬底、成核层、缓冲层、势垒层的外延基片样品上进行制作。
步骤1，对外延基片样品进行清洗,如图2(a)所示。
首先将样品放置在丙酮中超声2分钟，然后在60℃水浴加热的正胶剥离液中煮10分钟，随后将样品依次放入丙酮和乙醇中各超声3分钟，以去离子水清洗掉残留的丙酮、乙醇；最后，用HF溶液清洗圆片30秒，再用去离子水清洗干净并用超纯氮气吹干。
步骤2，采用ICP设备，刻蚀台面至势垒层，实现有源区域隔离，如图2(b)所示。
2a)在势垒层上光刻电隔离区域：
首先，将生长有势垒层的样片放在200℃的热板上烘烤5min；
然后，利用甩胶机对样片甩光刻胶，甩胶机转速为3500rpm，完成甩胶后在90℃的热板上烘1min，再将样片放入光刻机中对电隔离区域内的光刻胶进行曝光；
最后，将完成曝光后的样片放入显影液中以移除电隔离区域内的光刻胶，并对其进行超纯水冲洗和氮气吹干；
2b)在势垒层上刻蚀电隔离区域：
对完成光刻的样片，采用ICP工艺干法刻蚀势垒层，实现有源区的台面隔离，刻蚀采用的气体为Cl2/BCl3，压力为5mTorr，上电极功率为100w，下电极功率为10w，刻蚀时间为40s；
2c)去除刻蚀后的掩膜：
将完成有源区隔离的样片依次放入丙酮溶液、剥离液、丙酮溶液和乙醇溶液中进行清洗，以去除电隔离区域外的光刻胶，然后用去离子水清洗并用氮气吹干。
步骤3，在台面刻蚀后的势垒层上涂抹光刻胶并光刻出源电极和漏电极图形，采用电子束蒸发工艺，在源电极和漏电极图形区蒸发欧姆接触金属，如图2(c)所示。
3a)在势垒层上光刻源电极区域和漏电极区域：
首先，将完成台面刻蚀的样片放在200℃的热板上烘烤5min；
然后，在样片上甩剥离胶，其甩胶厚度为0.35μm，并将样片在温度为200℃的热板上烘5min；
接着，在该样片上甩光刻胶，其甩胶厚度为0.77μm，并将样片在90℃热板上烘1min；
之后，将样片放入光刻机中对源电极区域和漏电极区域的光刻胶进行曝光；
最后，将完成曝光的样片放入显影液中移除源电极区域和漏电极区域的光刻胶和剥离胶，并对其进行超纯水冲洗和氮气吹干；
3b)打底膜：
将完成源电极区域和漏电极区域光刻的样片采用等离子去胶机去除图形区未显影干净的光刻胶薄层，其处理的时间为5min，该步骤大大提高了剥离的成品率；
3c)蒸发源漏电极金属：
将完成等离子去胶的样品放入电子束蒸发台中，待电子束蒸发台的反应腔室真空度达到2×10-6Torr之后，再在源电极区域和漏电极区域内的势垒层上以及源电极区域和漏电极区域外的光刻胶上蒸发欧姆金属，该欧姆金属是由下向上依次由Ti、Al、Ni和Au四层金属组成的金属堆栈结构；
3d)剥离金属及退火：
首先，将完成源漏金属蒸发的样片在丙酮中浸泡40分钟以上后进行超声处理；
然后，将样片放入温度为60℃的剥离液中水浴加热5min；
之后，将样片依次放入丙酮溶液和乙醇溶液中超声清洗3min；
接着，用超纯水冲洗样片并用氮气吹干。
最后，将样片放入快速退火炉中，向退火炉中通入10min氮气，再在氮气气氛中将退火炉温度设为830℃，进行30s的高温退火，以使源电极和漏电极区域上欧姆金属下沉至GaN缓冲层，从而形成欧姆金属与异质结沟道之间的欧姆接触，形成源电极和漏电极。
步骤4，在势垒层上利用PECVD工艺淀积SiN薄膜，形成SiN钝化层，如图2(d)所示。
4a)对完成源漏欧姆接触的样品进行表面清洗：
首先，将样品放入丙酮溶液中超声清洗3mim，其超声强度为3.0；
然后，将样品放入温度为60℃的剥离液中水浴加热5min；
接着，将样品依次放入丙酮溶液和乙醇溶液中超声清洗3min，其超声强度为3.0；
最后，用超纯水冲洗样品并用氮气吹干；
4b)在势垒层上，利用等离子体增强化学气相沉积PECVD工艺生长厚度为200nm的SiN钝化层，其生长的工艺条件为：采用NH3和SiH4作为Si源和N源，优化的流量比为SiH4：NH3＝2：1，沉积温度为250℃，反应腔室压力为600mTorr，RF功率为22W。反应时间为25min。
步骤5，利用ICP设备，刻蚀SiN钝化层，对其进行减薄，如图2(e)所示。
5a)在SiN钝化层上光刻减薄区域：
首先，将样品放在200℃的热板上烘烤5min；
然后，进行光刻胶的涂胶和甩胶，其甩胶转速为3500转/mim，并将样品放在90℃的热板上烘烤1min；
接着，将样品放入光刻机中对减薄区域内的光刻胶进行曝光；
最后，将完成曝光后的样品放入显影液中以移除减薄区域内的光刻胶，并对其进行超纯水冲洗和氮气吹干；
5b)利用感应耦合等离子体ICP刻蚀工艺将SiN钝化层减薄：
其刻蚀的条件为：反应气体为CF4和O2，CF4流量25sccm，O2流量5sccm，反应腔室压力为5mTorr，上电极和下电极的射频功率分别为100W和10W，刻蚀的深度为190nm。
步骤6，在铜箔上生长BN薄膜，并将BN薄膜转移至SiN表面，产生复合钝化层，如图2(f)所示。
6a)采用LPCVD法在铜箔上生长BN薄膜：
首先，将前驱物硼烷氨NH3-BH3放置在玻璃管中，铜箔置于管式炉内的石英管中；
然后，打开机械泵和温控阀门，管式炉从室温升温至1000℃，升温速率为50℃/min；
接着，加热水浴至60℃，打开气体阀门；
最后，在气体阀门开启后由H2载入石英管中，H2流量为0.05L/min，在铜基底上沉积厚度为50nm的BN薄膜；
6b)旋涂苯甲醚溶液PMMA：
将表面生长有BN薄膜的铜箔放置在旋涂机上以转速1000r/min的转速旋转40s，然后将PMMA苯甲醚溶液旋涂在铜箔表面，形成PMMA/BN/Cu结构；
6c)去除铜箔：
将旋涂好PMMA的铜箔在温度170℃下干燥3min，放入FeCl3溶液中静置2小时去除铜，得到PMMA/BN结构的透明薄膜；
6d)漂洗、贴片：
将去除铜箔后的PMMA/BN透明薄膜用去离子水反复漂洗，转移至SiN表面进行贴片；
6e)热板加热：
将完成贴片的薄膜放置于热板上，在温度80℃下加热2min，然后升温至120℃保持2min，再升温至160℃保持4min；
6f)清洗SiN/BN薄膜：
将薄膜放入丙酮溶液中，超声清洗10min，最终再用异丙醇清洗，得到转移至SiN表面的BN薄膜。
步骤7，在复合钝化层涂抹光刻胶并光刻出栅电极图形，利用ICP设备干法刻蚀去除栅下方的钝化层，产生槽栅，如图2(g)所示。
7a)在复合钝化层上光刻栅电极区域：
首先，将完成凹槽刻蚀的样片放在200℃的热板上烘烤5min；
然后，在样片上甩剥离胶，其甩胶厚度为0.35μm，并将样片在温度为200℃的热板上烘5min；
接着，在该样片上甩光刻胶，其甩胶厚度为0.77μm，并将样片在90℃热板上烘1min；
之后，将样片放入光刻机中对栅电极区域的光刻胶进行曝光；
最后，将完成曝光的样片放入显影液中移除栅电极区域的光刻胶和剥离胶，并对其进行超纯水冲洗和氮气吹干；
7b)打底膜：
将完成栅电极光刻的样片采用等离子去胶机去除图形区未显影干净的光刻胶薄层，其处理的时间为5min；
7c)利用ICP设备在反应气体为CF4和O2，反应腔室压力为10mTorr，上电极和下电极的射频功率分别为100W和10W的干法刻蚀条件下去除栅下方的钝化层至势垒层，形成深度为60nm的槽栅。
步骤8，采用电子束蒸发工艺，在槽栅内蒸发栅电极金属层，去除光刻胶，完成器件的制作，如图2(h)所示。
8a)蒸发栅电极金属：
将完成槽栅开孔的样品放入电子束蒸发台中，待电子束蒸发台的反应腔室真空度达到2×10-6Torr之后，再在槽栅区域和栅电极区域以外的光刻胶上蒸发栅金属，该栅金属是由下向上依次由Ni、Au和Ni三层金属组成的金属堆栈结构；
8b)剥离金属：
将完成栅电极蒸发的样片在丙酮中浸泡40分钟以上后进行超声处理；然后将样片放入温度为60的剥离液中水浴加热5min；接着，将样片依次放入丙酮溶液和乙醇溶液中超声清洗3min；最后，用超纯水冲洗样片并用氮气吹干，完成器件的制作。
实施例二，在蓝宝石衬底上制作SiN钝化层厚度为100nm，BN钝化层生长厚度为20nm，钝化层刻蚀厚度为30nm的低频率损耗GaN基微波功率器件。
步骤一，选用已形成衬底、成核层、缓冲层、势垒层的外延基片样品，并对基片进行清洗。
本步骤的具体实现与实施例一中的步骤1相同。
步骤二，采用ICP设备，刻蚀台面至势垒层，实现有源区域隔离；
(2.1)在势垒层上光刻电隔离区域：
本步骤的具体实现与实施例一中的步骤2a)相同；
(2.2)在势垒层上刻蚀电隔离区域：
本步骤的具体实现与实施例一中的步骤2b)相同；
(2.3)去除刻蚀后的掩膜：
本步骤的具体实现与实施例一中的步骤2c)相同；
步骤三，在势垒层上涂抹光刻胶并光刻出源电极和漏电极图形，采用电子束蒸发工艺，在源电极和漏电极图形区蒸发欧姆接触金属。
本步骤的具体实现与实施例一中的步骤3相同。
步骤四，在势垒层上利用等离子增强化学气相沉积PECVD淀积SiN薄膜，形成SiN钝化层；
(4.1)对完成源漏欧姆接触的样品进行表面清洗：
本步骤的具体实现与实施例一中的步骤4a)相同；
(4.2)在势垒层上，利用等离子体增强化学气相沉积PECVD工艺生长厚度为100nm的SiN钝化层：
其生长的工艺条件为：采用NH3和SiH4作为Si源和N源，优化的流量比为SiH4：NH3＝2：1，沉积温度为250℃，反应腔室压力为600mTorr，RF功率为22W，反应时间为1min。
步骤五，利用ICP设备，刻蚀SiN钝化层，对其进行减薄。
(5.1)在SiN钝化层上光刻减薄区域：
本步骤的具体实现与实施例一中的步骤5a)相同；
(5.2)利用感应耦合等离子体ICP刻蚀工艺将SiN钝化层减薄：
其刻蚀的条件为：反应气体为CF4和O2，反应腔室压力为10mTorr，上电极和下电极的射频功率分别为100W和10W，刻蚀的深度为90nm。
步骤六，在铜箔上生长BN薄膜，并将BN薄膜转移至SiN表面，产生复合钝化层。
(6.1)采用LPCVD法生长BN薄膜：
首先，将前驱物硼烷氨NH3-BH3放置在玻璃管中，将铜箔置于管式炉内的石英管中，再将管式炉的机械泵和温控阀门打开，使管式炉以速率为50℃/min从室温升温至1000℃；
接着，加热水浴至60℃，打开气体阀门，在气体阀门开启后由H2载入石英管中，H2流量为0.3L/min，在铜基底上沉积厚度为20nm的BN薄膜。
(6.2)旋涂PMMA苯甲醚溶液：
本步骤的具体实现与实施例一中的步骤6b)相同；
(6.3)去除铜箔：
本步骤的具体实现与实施例一中的步骤6c)相同；
(6.4)漂洗、贴片：
本步骤的具体实现与实施例一中的步骤6d)相同；
(6.5)热板加热：
本步骤的具体实现与实施例一中的步骤6e)相同；
(6.6)清洗SiN/BN薄膜：
本步骤的具体实现与实施例一中的步骤6f)相同；
步骤七，在复合钝化层涂抹光刻胶并光刻出栅电极图形，利用ICP设备干法刻蚀去除栅下方的钝化层，产生槽栅。
(7.1)在复合钝化层上光刻栅电极区域：
本步骤的具体实现与实施例一中的步骤7a)相同；
(7.2)打底膜：
本步骤的具体实现与实施例一中的步骤7b)相同；
(7.3)利用ICP设备在反应气体为CF4和O2，反应腔室压力为10mTorr，上电极和下电极的射频功率分别为100W和10W的干法刻蚀条件下去除栅下方的钝化层至势垒层，形成深度为30nm的槽栅。
步骤八，采用电子束蒸发工艺，在槽栅内蒸发栅电极金属层，去除光刻胶，完成器件的制作。
本步骤的具体实现与实施例一中的步骤8相同。
实施例三，在蓝宝石衬底上制作SiN钝化层厚度为150nm，BN钝化层生长厚度为30nm，钝化层刻蚀厚度为50nm的低频率损耗GaN基微波功率器件。
步骤A，选用已形成衬底、成核层、缓冲层、势垒层的外延基片，并对基片进行清洗。
本步骤的具体实现与实施例一中的步骤1相同。
步骤B，采用ICP设备，刻蚀台面至势垒层，实现有源区域隔离；
(B1)在势垒层上光刻电隔离区域：
本步骤的具体实现与实施例一中的步骤2a)相同；
(B2)在势垒层上刻蚀电隔离区域：
本步骤的具体实现与实施例一中的步骤2b)相同；
(B3)去除刻蚀后的掩膜：
本步骤的具体实现与实施例一中的步骤2c)相同；
步骤C，在势垒层上涂抹光刻胶并光刻出源电极和漏电极图形，采用电子束蒸发工艺，在源电极和漏电极图形区蒸发欧姆接触金属。
本步骤的具体实现与实施例一中的步骤3相同。
步骤D，在势垒层上利用等离子增强化学气相沉积PECVD淀积SiN薄膜，形成SiN钝化层。
(D1)对完成源漏欧姆接触的样品进行表面清洗：
本步骤的具体实现与实施例一中的步骤4a)相同；
(D2)在势垒层上，利用等离子体增强化学气相沉积PECVD工艺生长厚度为150nm的SiN钝化层，其生长的工艺条件为：采用NH3和SiH4作为Si源和N源，优化的流量比为SiH4：NH3＝2：1，沉积温度为250℃，反应腔室压力为600mTorr，RF功率为22W，反应时间为1min。
步骤E，利用ICP设备，刻蚀SiN钝化层，对其进行减薄。
(E1)在SiN钝化层上光刻减薄区域：
本步骤的具体实现与实施例一中的步骤5a)相同；
(E2)利用感应耦合等离子体ICP刻蚀工艺将SiN钝化层减薄，其刻蚀的条件为：反应气体为CF4和O2，反应腔室压力为10mTorr，上电极和下电极的射频功率分别为100W和10W，刻蚀的深度为130nm。
步骤F，在铜箔上生长BN薄膜，并将BN薄膜转移至SiN表面，产生复合钝化层。
(F1)LPCVD法合成BN薄膜：
首先，将前驱物硼烷氨NH3-BH3放置在玻璃管中，铜箔置于管式炉内的石英管中；
然后，打开机械泵和温控阀门，使管式炉从室温升温至1000℃，升温速率为50℃/min；
接着，加热水浴至60℃，打开气体阀门，在气体阀门开启后由H2载入石英管中，H2流量为0.3L/min，在铜基底上沉积厚度为30nm的BN薄膜。
(F2)旋涂PMMA：
本步骤的具体实现与实施例一中的步骤6b)相同；
(F3)去除铜箔：
本步骤的具体实现与实施例一中的步骤6c)相同；
(F4)漂洗、贴片：
本步骤的具体实现与实施例一中的步骤6d)相同；
(F5)热板加热：
本步骤的具体实现与实施例一中的步骤6e)相同；
(F6)清洗SiN/BN薄膜：
本步骤的具体实现与实施例一中的步骤6f)相同；
步骤G，在复合钝化层涂抹光刻胶并光刻出栅电极图形，利用ICP设备干法刻蚀去除栅下方的钝化层，产生槽栅。
(G1)在复合钝化层上光刻栅电极区域：
本步骤的具体实现与实施例一中的步骤7a)相同；
(G2)打底膜：
本步骤的具体实现与实施例一中的步骤7b)相同；
(G3)利用ICP设备在反应气体为CF4和O2，反应腔室压力为10mTorr，上电极和下电极的射频功率分别为100W和10W的干法刻蚀条件下去除栅下方的钝化层至势垒层，形成深度为50nm的槽栅。
步骤H，采用电子束蒸发工艺，在槽栅内蒸发栅电极金属层，去除光刻胶，完成器件的制作。
本步骤的具体实现与实施例一中的步骤8相同。
以上描述仅是本发明的几个具体实例，不构成对本发明的任何限制，显然对于本领域的专业人员来说，在了解了本发明内容和原理后，都可能在不背离本发明原理、结构的情况下，进行形式和细节上的各种修正和改变，但是这些基于本发明思想的修正和改变仍在本发明的权利要求保护范围之内。
Claims (7)
1.一种低频率损耗GaN基微波功率器件的制作方法，包括如下步骤：
1)获取含有衬底、成核层、缓冲层、势垒层的外延基片，并对基片进行清洗；
2)采用感应耦合等离子体ICP设备，在势垒层上进行台面刻蚀，实现有源区域隔离；
3)在台面刻蚀后的势垒层上涂抹光刻胶并光刻出源电极和漏电极图形，再采用电子束蒸发工艺，在源电极和漏电极图形区蒸发欧姆接触金属；
4)在源、漏电极外的势垒层区域利用等离子增强化学气相沉积PECVD淀积SiN薄膜，形成SiN钝化层；
5)利用ICP设备，刻蚀SiN钝化层，对其进行减薄；
6)在铜箔上生长BN薄膜，并将BN薄膜转移至SiN钝化层表面，产生复合钝化层；
7)在复合钝化层涂抹光刻胶并光刻出栅电极图形，利用ICP设备干法刻蚀去除栅下方的钝化层，产生槽栅；
8)采用电子束蒸发工艺，在槽栅内蒸发栅电极金属层，去除光刻胶，完成器件的制作。
2.根据权利要求1所述的方法，其中步骤6)中将BN薄膜转移至SiN钝化层表面，具体操作步骤如下：
6a)在铜箔上生长BN薄膜；
6b)旋涂苯甲醚溶液PMMA，形成PMMA/BN/Cu结构；
6c)在FeCl3溶液中静置2小时去除铜箔，得到PMMA/BN结构的透明薄膜；
6d)用去离子水反复漂洗，将透明薄膜转移至SiN表面进行贴片；
6e)将贴片后的材料放置于热板上加热，使其SiN与BN结合在一起；
6f)将结合后的材料依次放入丙酮和异丙醇溶液中进行清洗，得到复合钝化层。
3.根据权利要求1所述的方法，其中步骤2)中利用的ICP设备刻蚀台面，其工艺参数如下：
刻蚀气体为Cl2/BCl3，Cl2流量25sccm，压力为5mTorr，上电极功率为100w，下电极功率为10w，刻蚀时间为40s-100s。
4.根据权利要求1所述的方法，其中步骤5)中利用的ICP设备刻蚀SiN钝化层，其工艺参数如下：
反应气体为CF4和O2，CF4流量25sccm，O2流量5sccm，反应腔室压力为5mTorr，上电极和下电极的射频功率分别为100W和10W。
5.根据权利要求2所述的方法，其中步骤7)中利用的ICP设备刻蚀槽栅，其工艺参数如下：
反应气体为CF4和O2，CF4流量25sccm，O2流量5sccm，反应腔室压力为10mTorr，上电极和下电极的射频功率分别为100W和10W。
6.根据权利要求2所述的方法，其中步骤3)中电子束蒸发源漏欧姆接触的金属材料和步骤8)中电子束蒸发栅极肖特基接触的金属材料，分别为Ti/Al/Ni/Au，和Ni/Au/Ni。
7.根据权利要求2所述的方法，其中步骤4)中利用的等离子体增强气相沉积PECVD进行SiN表面钝化，其工艺参数如下：
采用NH3和SiH4作为Si源和N源，其流量比为SiH4：NH3＝2：1，沉积温度为250℃，反应腔室压力为600mTorr，射频功率为22W，沉积厚度通过反应时间而定。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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