技术特征：
1.一种纵向结构氮化镓功率晶体管的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：s1.通过mocvd在n型导电衬底(1)上外延生长器件漂移区(2)；s2.通过icp刻蚀出需生长p阱的台面；s3.在器件漂移区(2)上通过pecvd沉积掩膜层(3)sio2，去除器件需形成p阱区域和p型沟道层区域的sio2掩膜层(3)；s4.通过mocvd外延生长出p型gan区域(4)和n型gan区域(5)，去除sio2掩膜层(3)；s5.在步骤s4形成的器件上生长栅介质层(6)；s6.通过光刻显影技术露出需要蒸镀源极区域位置处的栅介质层(6)，并使用缓冲氢氟酸溶液去除栅介质层(6)；s7.通过icp刻蚀出源极和p型gan区域(4)的欧姆接触窗口；s8.在器件p型gan区域(4)上采用电子束蒸发法或磁控溅射法蒸镀ni/au金属，并通过退火形成短接欧姆接触(7)；s9.在器件n型gan区域(5)上采用电子束蒸发法或磁控溅射法蒸镀ti/al/ni/au金属，并通过退火形成欧姆接触作为源极(8)；s10.采用电子束蒸发法或磁控溅射法在器件凹槽区域上蒸镀ni/au金属，并通过退火形成栅电极(9)；s11.在n型导电衬底(1)上采用电子束蒸发法或磁控溅射法蒸镀ti/al/ni/au金属，并通过退火形成欧姆接触电极作为漏极(10)。2.根据权利要求1所述的纵向结构氮化镓功率晶体管的制备方法，其特征在于，所述的步骤s2具体包括：s21.在器件漂移区(2)上涂覆光刻胶，通过光刻显影技术确定p阱刻蚀区域；s22.通过icp刻蚀未被光刻胶覆盖的区域深0.5μm～5μm。3.根据权利要求1所述的纵向结构氮化镓功率晶体管的制备方法，其特征在于，所述的步骤s3具体包括：s31.通过pecvd在器件漂移区(2)上沉积0.1μm～10μm厚的sio2掩膜层(3)；s32.在需形成p阱区域和沟道层处的sio2掩膜层(3)上通过光刻开窗口；s33.通过缓冲氢氟酸去除未被光刻胶覆盖的sio2掩膜层(3)，保留下的掩膜层3宽0.05～5μm。4.根据权利要求1所述的纵向结构氮化镓功率晶体管的制备方法，其特征在于，所述的步骤s4具体包括：s41.通过mocvd在器件漂移区(2)上沉积0.1μm～2μm的p型gan(4)；s42.通过mocvd在器件p型gan(4)上沉积0.1μm～2μm的n型gan(5)；s43.通过缓冲氢氟酸去除sio2掩膜层(3)；s44.对选区外延形成的槽状结构，采用在70～100℃的tmah腐蚀液中处理1小时以上。5.根据权利要求1至4任一项所述的纵向结构氮化镓功率晶体管的制备方法，其特征在于，所述的n型导电衬底(1)为n型gan自支撑衬底，电阻率范围为0.005ω
·
cm～0.1ω
·
cm，厚度为100μm～500μm。6.根据权利要求1至4任一项所述的纵向结构氮化镓功率晶体管的制备方法，其特征在于，所述的器件漂移区(2)为位错密度低的非故意掺杂gan外延层、si掺杂外延层或as掺杂
外延层；器件漂移区(2)的厚度为1μm～50μm，载流子浓度为1
×
10
14
cm-3
～5
×
10
17
cm-3
。7.根据权利要求1至4任一项所述的纵向结构氮化镓功率晶体管的制备方法，其特征在于，所述的p型gan区域(4)，p型掺杂剂为镁，空穴浓度为1
×
10
17
cm-3
～1
×
10
19
cm-3
，厚度为0.1μm～5μm。8.根据权利要求1至4任一项所述的纵向结构氮化镓功率晶体管的制备方法，其特征在于，所述的源区n型gan区域(5)，电子浓度为1
×
10
18
cm-3
～3
×
10
19
cm-3
，厚度为0.1μm～5μm。9.根据权利要求1至4任一项所述的纵向结构氮化镓功率晶体管的制备方法，其特征在于，所述的栅介质层(6)的材料为al2o3、sin、sio2中的任一种，厚度为10nm～100nm。10.根据权利要求1至4任一项所述的纵向结构氮化镓功率晶体管的制备方法，其特征在于，所述的短接金属(7)材料为ni、au、pt、pd、ir、mo、al、ti中的一种或其堆叠结构；所述的源极金属(8)和漏极金属(10)的材料为ti/al/ni/au合金、ti/al/ti/au合金、ti/al/mo/au合金、或ti/al/ti/tin合金中的任一种；所述的栅极金属(9)的材料为金属ni、au、pt、pd、ir、mo、al、ti、tin、ta、tan、zrn、vn、nbn中的一种或其堆叠结构。
技术总结
本发明属于半导体技术领域，更具体地，涉及一种纵向结构氮化镓功率晶体管的制备方法。通过选择区域外延，同时形成深槽p阱屏蔽层和凹槽结构，能够有效降低栅氧化层电场，避免了高氧化层电场带来的器件可靠性问题，同时避免了干法刻蚀带来的凹槽的损伤和界面态缺陷，从而提高器件的耐压能力和可靠性。而提高器件的耐压能力和可靠性。而提高器件的耐压能力和可靠性。
技术研发人员：刘扬 黎城朗
受保护的技术使用者：中山大学
技术研发日：2021.12.31
技术公布日：2022/4/12