一种半导体结构及其制备方法与流程

本发明涉及半导体，尤其涉及一种半导体结构及其制备方法。

背景技术：

1、在半导体结构的制备过程中会使用硬掩模（hard mask）工艺，这种工艺方式可以将栅极氧化物层和栅极层分开进行刻蚀，栅极氧化物层刻蚀会产生比较严重的副产物（polymer），副产物再经过栅极层刻蚀会变成栅极材料残留，经过氧化物层沉积和刻蚀和氮化镓层刻蚀后会形成严重缺陷，造成器件性能下降。

技术实现思路

1、本发明提供了一种半导体结构及其制备方法，可以改善器件缺陷问题，提高器件性能，减少漏电，降低导通电阻。

2、根据本发明的一方面，提供了一种半导体结构的制备方法，包括：

3、在衬底结构上形成氮化镓层；

4、在氮化镓层远离衬底结构的一侧依次形成栅极层和栅极氧化物层；其中，氮化镓层、栅极层和栅极氧化物层均包括中心区域和边缘区域，边缘区域围绕中心区域；

5、刻蚀栅极氧化物层、栅极层和氮化镓层的边缘区域，去除栅极氧化物层和栅极层的边缘区域，氮化镓层的刻蚀深度小于当前氮化镓层的厚度；

6、对氮化镓层的边缘区域和栅极层的侧壁进行spm清洗处理或apm清洗处理，形成侧壁被腐蚀的栅极层；其中，栅极层在氮化镓层的垂直投影位于栅极氧化物层在氮化镓的垂直投影的内部；

7、在氮化镓层的边缘区域以及栅极氧化物层远离衬底结构的一侧形成氧化物层；

8、刻蚀预设区域的氧化物层以及预设区域的氮化镓层；其中，预设区域远离栅极层的边界与氮化镓层的边界重合，预设区域邻近栅极层的边界与覆盖栅极氧化物层表面的氧化物层在氮化镓层的垂直投影的边界重合，氮化镓层的刻蚀深度小于当前氮化镓层的厚度；

9、去除氧化物层和栅极氧化物层。

10、可选的，对氮化镓层的边缘区域和栅极层的侧壁进行spm清洗处理或apm清洗处理，形成侧壁被腐蚀的栅极层，包括：

11、通过无机溶剂对氮化镓层的边缘区域和栅极层的侧壁进行spm清洗处理或apm清洗处理，形成侧壁被腐蚀的栅极层。

12、可选的，spm清洗处理的无机溶剂的材料为硫酸和双氧水混合物；

13、apm清洗处理的无机溶剂的材料为氨水和双氧水混合物。

14、可选的，沿边缘区域指向中心区域的方向，侧壁被腐蚀的栅极层的腐蚀范围为50nm-150nm。

15、可选的，在氮化镓层远离衬底结构的一侧依次形成栅极层和栅极氧化物层，包括：

16、通过沉积工艺氮化镓层远离衬底结构的一侧依次形成栅极层和栅极氧化物层。

17、可选的，刻蚀栅极氧化物层、栅极层和氮化镓层的边缘区域，去除栅极氧化物层和栅极层的边缘区域，氮化镓层的刻蚀深度小于当前氮化镓层的厚度，包括：

18、在栅极氧化物层远离栅极层的一侧形成光刻胶；

19、图案化光刻胶；

20、刻蚀栅极氧化物层的边缘区域；

21、去除光刻胶；

22、以刻蚀后的栅极氧化物层作为掩膜，刻蚀栅极层和氮化镓层的边缘区域。

23、可选的，在氮化镓层的边缘区域以及栅极氧化物层远离衬底结构的一侧形成氧化物层，包括：

24、通过垫片沉积工艺在氮化镓层的边缘区域以及栅极氧化物层远离衬底结构的一侧形成氧化物层。

25、可选的，刻蚀预设区域的氧化物层以及预设区域的氮化镓层，包括：

26、通过垫片刻蚀工艺刻蚀预设区域的氧化物层。

27、可选的，栅极层的材料为氮化钛。

28、根据本发明的另一方面，提供了一种半导体结构，采用本发明任意实施例所述的半导体结构的制备方法制备。

29、本发明实施例技术方案提供的半导体结构的制备方法，包括：在衬底结构上形成氮化镓层；在氮化镓层远离衬底结构的一侧依次形成栅极层和栅极氧化物层；其中，氮化镓层、栅极层和栅极氧化物层均包括中心区域和边缘区域，边缘区域围绕中心区域；刻蚀栅极氧化物层、栅极层和氮化镓层的边缘区域，去除栅极氧化物层和栅极层的边缘区域，氮化镓层的刻蚀深度小于当前氮化镓层的厚度；对氮化镓层的边缘区域和栅极层的侧壁进行spm清洗处理或apm清洗处理，形成侧壁被腐蚀的栅极层；其中，栅极层在氮化镓层的垂直投影位于栅极氧化物层在氮化镓的垂直投影的内部；在氮化镓层的边缘区域以及栅极氧化物层远离衬底结构的一侧形成氧化物层；刻蚀预设区域的氧化物层以及预设区域的氮化镓层；其中，预设区域远离栅极层的边界与氮化镓层的边界重合，预设区域邻近栅极层的边界与覆盖栅极氧化物层表面的氧化物层在氮化镓层的垂直投影的边界重合，氮化镓层的刻蚀深度小于当前氮化镓层的厚度；去除氧化物层和栅极氧化物层。通过对氮化镓层的边缘区域和栅极层的侧壁进行spm清洗处理或apm清洗处理，可以将残留物去除，改善残留物造成的器件缺陷问题，提高器件性能。并且spm清洗处理或apm清洗处理可以腐蚀栅极层的侧壁，以及再刻蚀预设区域的氮化镓层，使得氮化镓层形成多台阶结构，可以为电流做缓冲，使得栅极电压过渡到二维电子气过渡的更加平缓，减少栅极层的侧壁漏电，降低导通电阻。

30、应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。

技术特征：

1.一种半导体结构的制备方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的半导体结构的制备方法，其特征在于，对所述氮化镓层的边缘区域和所述栅极层的侧壁进行spm清洗处理或apm清洗处理，形成侧壁被腐蚀的所述栅极层，包括：

3.根据权利要求2所述的半导体结构的制备方法，其特征在于：

4.根据权利要求1所述的半导体结构的制备方法，其特征在于：

5.根据权利要求1所述的半导体结构的制备方法，其特征在于，在氮化镓层远离所述衬底结构的一侧依次形成栅极层和栅极氧化物层，包括：

6.根据权利要求1所述的半导体结构的制备方法，其特征在于，刻蚀所述栅极氧化物层、所述栅极层和所述氮化镓层的边缘区域，去除所述栅极氧化物层和所述栅极层的边缘区域，所述氮化镓层的刻蚀深度小于当前所述氮化镓层的厚度，包括：

7.根据权利要求1所述的半导体结构的制备方法，其特征在于，在所述氮化镓层的边缘区域以及所述栅极氧化物层远离所述衬底结构的一侧形成氧化物层，包括：

8.根据权利要求1所述的半导体结构的制备方法，其特征在于，刻蚀预设区域的所述氧化物层以及预设区域的所述氮化镓层，包括：

9.根据权利要求1所述的半导体结构的制备方法，其特征在于：

10.一种半导体结构，其特征在于，采用权利要求1-9任一项所述的半导体结构的制备方法制备。

技术总结
本发明公开了一种半导体结构及其制备方法，制备方法包括：在氮化镓层远离衬底结构的一侧依次形成栅极层和栅极氧化物层；氮化镓层、栅极层和栅极氧化物层均包括中心区域和边缘区域；刻蚀栅极氧化物层、栅极层和氮化镓层的边缘区域，氮化镓层的刻蚀深度小于当前氮化镓层的厚度；对氮化镓层的边缘区域和栅极层的侧壁进行SPM或APM清洗处理，形成侧壁被腐蚀的栅极层；在氮化镓层的边缘区域以及栅极氧化物层远离衬底结构的一侧形成氧化物层；刻蚀预设区域的氧化物层以及预设区域的氮化镓层；氮化镓层的刻蚀深度小于当前氮化镓层的厚度；去除氧化物层和栅极氧化物层。本发明可以改善器件缺陷问题，提高器件性能，减少漏电，降低导通电阻。

技术研发人员：历昌海,杜晶,陈柏玮
受保护的技术使用者：英诺赛科（苏州）半导体有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15