基于高温退火技术的氧化镓器件制备方法及氧化镓器件 专利技术说明

电气元件制品的制造及其应用技术1.本发明涉及半导体材料加工技术，尤其涉及一种基于高温退火技术的氧化镓器件制备方法及氧化镓器件。背景技术：2.当前针对于氧化镓材料的选择性区域净载流子浓度调控主要是通过离子注入来实现。如掺入si，sn，ge等施主杂质提高净载流子浓度，掺入fe、mg、n等受主杂质以补偿自由电子从而降低净载流子浓度。但是无论是从经济上还是技术特点上，氧化镓材料的离子注入技术都存在较多的挑战。首先，经济上而言，离子注入技术的成本很高。除了需要使用功率极高的发射高能量离子的设备外，还需要进行进一步高温退火处理，以激活注入离子和修复高能离子对材料所带来的损伤，这两步工艺都存在极大的能源消耗。就氧化镓材料离子注入的技术特点而言，注入离子的激活效率当前不明确；材料中较深位置的注入难以实现；注入离子存在扩散，精确的剂量难以控制，并且注入后的离子的分布规律目前没有准确的结论；注入后引起材料的缺陷类型和分布规律不明确；以及缺陷的修复技术还不成熟等技术壁垒都极大地阻碍着离子注入技术的应用。3.除了离子注入以外，另一种改变氧化镓材料电导率的方式是高温氧退火处理。但是高温氧退火处理会影响到材料整体的电导率，并不能对材料上的选择性地处理某一个区域，这限制了这种技术地应用范围。4.因此针对于氧化镓材料的选择性区域净载流子浓度调控技术，无论是离子注入技术还是高温氧退火技术在当前都还存在较大的技术壁垒需要突破，才能更好地满足于未来的基于氧化镓材料的半导体器件发展。技术实现要素：5.本发明主要解决现有技术下高温退火技术下无法只针对氧化镓材料局部区域处理，无法对氧化镓材料选择性区域净载流子浓度调控的问题。6.为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决：一种基于高温退火技术的氧化镓器件制备方法，包括以下步骤：在氧化镓晶圆表面制备阻挡层，所述阻挡层起到在高温氧退火过程中阻挡氧氛围环境的作用；对阻挡层实施以氧化镓晶圆杂质调控为目的的图形化工艺，所述图形化工艺的工艺深度不超过所述阻挡层厚度；对经上述处理后的氧化镓晶圆在氧氛围退火处理；去除退火处理后的氧化镓晶圆的阻挡层；去除已剥离所述阻挡层的氧化镓晶圆的表面层。7.作为一种优选方案，在氧化镓晶圆表面制备阻挡层的方法包括步骤：在氧化镓晶圆表面制备第一阻挡层和第二阻挡层，在所述第二阻挡层表面生长第一阻挡层，所述第二阻挡层隔离所述氧化镓晶圆表面和所述第一阻挡层，所述第二阻挡层为剥离层。8.作为一种优选方案，在氧化镓晶圆表面制备阻挡层的方法包括步骤：在氧化镓晶圆表面制备第一阻挡层和第二阻挡层；所述第二阻挡层位于氧化镓晶圆表面和所述第一阻挡层之间，所述第二阻挡层的图形化速率小于所述第一阻挡层，根据高温氧退火处理的温度选择所述第一阻挡层和所述第二阻挡层的材料。9.作为一种优选方案，采用光刻或刻蚀的方法对阻挡层进行图形化工艺。10.作为一种优选方案，通过调整第一阻挡层和第二阻挡层的各自厚度或总厚度，调控净载流子浓度；或，通过调整第二阻挡层的厚度，对图形化后没有所述第一阻挡层覆盖的区域做净载流子浓度的调控。11.作为一种优选方案，所述阻挡层被制备在氧化镓晶圆的所有表面。12.作为一种优选方案，通过退火温度、氧气浓度、退火设备腔体压强中的一种或多种参数调控净载流子浓度。13.作为一种优选方案，采用干法刻蚀的方法对所述阻挡层实施图形化工艺，所述第二阻挡层的刻蚀速率小于所述第二阻挡层的刻蚀速率。14.作为一种优选方案，所述阻挡层的材质根据以下要求进行选择：熔点高于退火温度；能够被与氧化镓材料表面反应速率慢溶液去除。15.进一步的，基于上述方法，提供一种氧化镓器件，包括经过如基于高温退火技术的氧化镓器件制备方法实施过区域性调控的氧化镓外延层和/或氧化镓衬底。16.一种氧化镓器件制备方法，采用上述基于高温退火技术的氧化镓器件制备方法，在去除已剥离所述阻挡层的氧化镓晶圆的表面层的步骤之后，还包括步骤：在所述氧化镓晶圆背面，即氧化镓衬底层生长欧姆接触电极；在所述氧化镓晶圆正面，即氧化镓外延层表面旋涂光刻胶；对光刻胶曝光、显影使光刻胶图形化，用于生长电极，在低净载流子浓度区设计本步骤的图形化区域；采用物理气相沉积技术发生长肖特基电极；去除肖特基电极的多余金属，并清洗光刻胶。17.进一步提供另一种氧化镓器件制备方法，采用基于高温退火技术的氧化镓器件制备方法，还包括步骤：将晶圆正面和晶圆背面需要改变净载流子浓度的区域图形化，具体为晶圆上的用于器件制备区域。18.进一步提供另一种氧化镓器件制备方法，采用基于高温退火技术的氧化镓器件制备方法，在去除图形化部分的阻挡层之后，包括步骤：通过离子注技术在氧化镓外延层注入所需的离子，形成离子注入区，注入离子为受主杂质或施主杂质；对经上述处理后的氧化镓晶圆在氧氛围退火处理，高温退火环境下，离子注入区形成所注入杂质激活后的注入区，以及受氧退火影响使得氧化镓衬底和氧化镓外延层形成高阻区；去除退火处理后的氧化镓晶圆的阻挡层；去除已剥离所述阻挡层的氧化镓晶圆的表面层。19.本发明的有益效果：1）首先，氧退火技术对氧化镓净载流子浓度的影响几乎可以深入到材料内部1 mm以上，因此，以氧氛围退火技术结合图形化工艺可以解决离子注入技术在氧化镓中深区注入的困难。20.其次，高温氧退火处理后的材料相较于离子注入而言，对晶格的损伤程度极大降低，可以保证材料的质量，有利于材料后续用于器件制备。此外，由于高温氧退火技术不存在离子激活，离子扩散，离子分布规律等问题，相较于离子注入技术而言技术壁垒更少。最后，高温氧退火技术的工艺流程更简单，相较于离子注入而言缩减了成本。21.2）高温氧退火技术的技术壁垒是没有合适的阻挡层，使得其无法只针对于某个区域材料的净载流子浓度进行调控，这极大地限制了这种特殊处理方式的应用场景。本发明解决了这个问题。22.3）对于不需要高度精确的净载流子浓度调控应用场景，如高阻终端，电流阻挡层，器件隔离等。该方法相较于离子注入技术有极大的成本优势。其一是因为本所发明方法中所使用的设备相较于离子注入机而言成本更低；其二是离子注入只能单片进行，并且其效率受限于设备所能处理的最大晶圆数量，晶圆必须水平放置，空间利用率很低。而本发明提出的退火技术理论上单次处理晶片的数量和腔体的大小直接相关，且处理过程中晶圆可以垂直放置，这就极大提高了空间利用率，器件加工效率得到极大提升。附图说明23.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。24.图1是实施例2披露的净载流子浓度调控的方法的流程图；图2是实施例4披露的另一种净载流子浓度调控的方法的流程图；图3是实施例6披露的阳极边缘终端制备方法的流程图；图4是实施例7披露的器件间隔离制备方法的流程图。25.图5是实施例8披露的基于离子注入技术的区域净载流子浓度调控的方法的流程图；10-第一阻挡层 ，20-第二阻挡层，30-氧化镓外延层，40氧化镓，50光刻胶层，30-1，退火处理后的净载流子浓度调控层，60-欧姆接触电极，70-肖特基接触电极。具体实施方式26.除非另作定义，本技术使用的技术术语或者科学术语应当为本领域技术人员所理解的通常意义。本技术说明书以及权利要求书中使用的术语“第一”ꢀ、“ꢀ第二”ꢀ、“第三”ꢀ、“第四”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。27.由此， 限定有“ꢀ第一”ꢀ、“ꢀ第二”ꢀ、“ꢀ第三”ꢀ、“ꢀ第四”ꢀ的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本技术实施例的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。“ꢀ左”ꢀ、“ꢀ右”ꢀ、“ꢀ上”ꢀ以及“ꢀ下”ꢀ等方位术语是相对于附图中的示意放置的方位来定义的，应当理解到，这些方向性术语是相对的概念，它们用于相对于的描述和澄清，其可以根据方位的变化而相应地发生变化。下面结合本技术实施例中的附图对本技术实施例进行描述。以下描述中，参考形成本技术一部分并以说明之方式示出本技术实施例的具体方面或可使用本技术实施例的具体方面的附图。应理解，本技术实施例可在其它方面中使用，并可包括附图中未描绘的结构或逻辑变化。因此，以下详细描述不应以限制性的意义来理解，且本技术的范围由所附权利要求书界定。另外，还应理解的是，除非另外明确提出，本文中所描述的各示例性实施例和/或方面的特征可以相互组合。28.实施例1：一种基于高温退火技术的氧化镓器件制备方法，是在氧化镓材料上选择性区域的净载流子浓度调控的方法，包括工艺步骤：步骤1，在氧化镓晶圆表面制备第一阻挡层，所述第一阻挡层起在高温氧退火过程中阻挡高温氧氛围环境的作用；步骤2，对第一阻挡层实施以氧化镓晶圆杂质调控目的的图形化工艺，所述图形化工艺的工艺深度不超过所述第一阻挡层厚度；步骤3，对经上述处理后的氧化镓晶圆在氧化镓晶圆在氧氛围退火处理；步骤4，去除退火处理后的氧化镓晶圆的第一阻挡层；步骤5，去除已剥离所述第一阻挡层的氧化镓晶圆的表面层。29.其中，步骤1，在实际操作过程中，由于退火氛围对材料的影响是360度全方位的，因此第一阻挡层需要覆盖到整个氧化镓晶圆表面。除了通过多次生长的工艺方法以外，优选的采用如lpcvd工艺，通过一次生长而使薄膜覆盖到整个氧化镓晶圆表面的生长方式，有利于缩减成本。在第一阻挡层的材料选择上包括所有耐高温材料（参考温度可以是熔点不低于900℃），且与氧气反应形成新的化合物的单质或化合物，热膨胀系数不高于1×10-4/k。30.步骤2，具体的可采用光刻或刻蚀的方法对阻挡层进行图形化工艺；对需要进行调控的区域设计相应的区域范围，对设计好的区域范围通过光刻或刻蚀的方法将氧化镓晶圆表面的第一阻挡层实施以氧化镓晶圆杂质调控目的的图形化工艺。调整第一阻挡层厚度，调控净载流子浓度，需要保证图形化工艺的工艺深度不超过第一阻挡层的厚度。31.步骤3，对经上述处理后的氧化镓晶圆在氧化镓晶圆在氧氛围退火处理，第一阻挡层的选材为耐高温材料，满足熔点不低于退火温度，本实施例中采用熔点不低于退火的材料。耐高温材料的熔点的选择根据退火处理过程中的实际要求做适应性调整。在本方案的基础上，可以实现通过图形化工艺+退火处理实现氧化镓选择性区域的净载流子浓度调控。32.具体的，将准备好的氧化镓晶圆样品置于高温设备中氧氛围退火处理。参考温度可以为进行600-1700 ℃。理论上即使非常短的退火时间都会对样品的净载流子浓度产生影响，但是影响的程度会随着时间和温度而改变。退火过程中，保持持续通入氧气，且腔体内的氧气含量应该不低于空气中氧气含量（21%）。33.可选的其他的附加方法还包括通过调整氧氛围调控净载流子浓度，例如1）一般退火处理的氧气浓度不低于空气中氧气含量，但也可以通过控制氧气的浓度调控净载流子浓度。34.又例如2）上述退火处理中高温设备的腔体内的压强通常使用一个标准大气压，但也可通过调节气压参数来对净载流子浓度进行调控。3）另一方面退火处理中还需要注意的是退火时间包括升降温时间，其中降温时，通过在400 ℃（参考温度）到实际退火温度这个范围内选择合适的停止供氧点可以有效实现对净载流子浓度的调控。4）还可以考虑退火处理中途间断性停止供氧，以及通入其他气体辅助调节的工艺手段。在此不一一例举。35.步骤4，将完成退火处理工艺的样品置入能够腐蚀第一阻挡层的溶液中超声以去除该第一阻挡层。由于第一阻挡层在经过氧氛围退火处理之后会有氧化部分，经过第3步的第一阻挡层是氧气反应形成新的化合物的单质或化合物。故优选的，选择能溶解原材料和氧化物质的相关溶液。36.步骤5，根据应用场景，对去除第一阻挡层后的氧化镓材料依次进行材料正反面表面的去除和修复处理，带外延材料面或进行过阻挡层图形化工艺的一面的刻蚀深度为范围0-1 μm，不带外延材料面刻蚀深度范围为0-10 μm。根据不同的应用场景又可以调整表面去除厚度的范围。除刻蚀外，还可通过化学机械抛光等均匀减薄材料的方式去除表面层，厚度和刻蚀类似。最后通过湿法腐蚀技术对处理完的材料表面进行修复，修复溶液和氧化镓材料的反应速率不高于100 nm/min。37.本实施例中，第一阻挡层的厚度不超过100微米，以防止阻挡层在后续高温退火过程中因热膨胀产生较大的垂直形变，致使阻挡层脱落。该第一阻挡层的厚度要求是当下氧化镓样品的试验要求，不排除其他参数。38.实施例2：在实施例1中选择的第一阻挡层的材料一般需要满足其可以通过某种溶液去除，且这种溶液和氧化镓材料的反应速率不超10 nm/min。当存在剥离第一阻挡层出现困难，如第一阻挡层在退火工艺过程中产生杂质导致采用溶液剥离困难，会有杂质残留，或存在剥离第一阻挡层出现所用溶液与氧化镓材料会产生反应，或存在该种溶液成本过高，则提供了一种新的实施方式，通过增加剥离层保证氧化镓材料表面质量的情况下有效去除第一阻挡层。39.基于上述原因，本实施例披露一种氧化镓器件制备方法，参照图1，包括工艺步骤：步骤1’，如图1-a，在氧化镓晶圆表面制备第一阻挡层10和第二阻挡层20，所述第一阻挡层10起在高温氧退火过程中阻挡高温氧氛围环境的作用；所述第二阻挡层20为剥离层，起退火处理后剥离所述第一阻挡层10的作用；其中氧化镓晶圆包括氧化镓衬底层40和氧化镓外延层30；步骤2’，如图1-b，对第一阻挡层10和第二阻挡层20实施以氧化镓杂质调控目的的图形化工艺，所述图形化工艺的工艺深度不超过所述第一阻挡层10加第二阻挡层20的厚度；具体的，不能超过第二阻挡层20的深度，即工艺深度大于等于第一阻挡层10厚度，小于第一阻挡层10和第二阻挡层20的总厚度。40.可选的方案还有，进行图形化工艺区域10-1的第一阻挡层可以不完全去除，以用于调节该区域的净载流子浓度。41.步骤3’，如图1-c，对经上述处理后的氧化镓在氧氛围退火处理，形成退火处理后的净载流子浓度调控层30-1；如图1-c图形化工艺后的第一阻挡层部分区域被刻蚀，退火处理后，保留第一阻挡层的氧化镓外延层和去除第一阻挡层的氧化镓外延层收到退火处理的影响深度不同，保留第一阻挡层的氧化镓外延层的影响深度更浅；步骤4’，如图1-d，将退火处理后的氧化镓的第一阻挡层10和第二阻挡层20剥离；再去除剥离第一阻挡层10和第二阻挡层20后的氧化镓晶圆的表面层。42.其中，第一阻挡层10的选材为耐高温材料，满足熔点不低于退火温度，本实施例中采用熔点不低于退火的材料。耐高温材料的熔点的选择根据退火处理过程中的实际要求做适应性调整。第二阻挡层20的材质的熔点高于退火温度，且易于通过氢氟酸、浓硫酸、盐酸、硝酸等对氧化镓材料表面质量影响极小的溶液去除。此外，第二阻挡层20（剥离层）材料还具有较低的热膨胀系数，以避免退火过程中脱落。这里的对于氧化镓材料表面影响较小可以参考为腐蚀速率小于10 nm/min，具有较低的热膨胀系数可以参考为不高于1×10-4/k。本方案中的参数仅作为实施参考，并非具体限定。43.进一步的优化本实施方案，为了防止阻挡层在高温退火过程中因热膨胀产生较大的垂直形变，致使阻挡层脱落，所述第一阻挡层10和第二阻挡层20总厚度不超过100微米，优选为不超过10微米。44.步骤5’，如图1-e，根据应用场景，对去除第一阻挡层10后的氧化镓材料依次进行材料正反面表面的去除和修复处理，带外延材料面或进行过阻挡层图形化工艺的一面的刻蚀深度为范围0-1 μm，不带外延材料面刻蚀深度范围为0-10 μm，去除前步骤退火处理前保留第一阻挡层的氧化镓外延部分区域被退火处理影响的部分。45.基于上述步骤，即可得到一经过区域性调控净载流子浓度的氧化镓晶圆。46.实施例3：本实施例提供一种基于高温退火技术的氧化镓器件制备方法，关于阻挡层，其区别于实施例1和实施例2，在氧化镓晶圆表面制备第一阻挡层和第二阻挡层；所述第二阻挡层位于氧化镓晶圆表面和所述第一阻挡层之间，所述第二阻挡层的图形化速率小于所述第一阻挡层，根据高温氧退火处理的温度选择所述第一阻挡层和所述第二阻挡层的材料。47.基于实施例1，本实施例增加第二阻挡层，作为刻蚀终止层；基于实施例2，本实施例增加第二阻挡层，在选择所述第二阻挡层的材质时，须同时满足剥离层的功能和刻蚀终止层的功能。48.由此，本实施例披露一种氧化镓器件制备方法，具体包括有净载流子浓度调控方法，包括工艺步骤：步骤1”，在氧化镓晶圆表面制备第一阻挡层和第二阻挡层，所述第一阻挡层起在高温氧退火过程中阻挡高温氧氛围环境的作用；所述第二阻挡层为剥离层和刻蚀终止层，作为剥离层的技术方案请参照实施例2，在本实施例主要披露关于作为刻蚀终止层的技术方案。49.步骤2”，对第一阻挡层和第二阻挡层实施以氧化镓杂质调控目的的图形化工艺，所述图形化工艺的工艺深度不超过所述第一阻挡层加第二阻挡层的厚度；具体的，不能超过第二阻挡层的深度，即工艺深度大于等于第一阻挡层厚度，小于第一阻挡层和第二阻挡层的总厚度。50.以干法刻蚀工艺作为图形化工艺具体描述为，第一阻挡层在第二阻挡层的表面，通过干法刻蚀工艺刻蚀第一阻挡层，当用于刻蚀第二阻挡层时，其刻蚀速率会因为材料的不同而降低。因此刻蚀工艺就可以设置较大的刻蚀时间冗余，以确保该刻蚀步骤不会对氧化镓材料表面造成影响。51.根据上文可以知道实施例3披露的关于刻蚀终止层的技术可以分别和实施例1以及实施例2结合，形成两种技术方案。52.实施例4：本实施例提供一种第一阻挡层和第二阻挡层的材质范例，以sio2为第二阻挡层，以si层为第一阻挡层为例，在选材时发现si的耐高温性能较优，可以用以起到在高温退火处理过程中阻挡氧氛围的作用，sio2是一种易于通过氢氟酸、浓硫酸、盐酸、硝酸等对氧化镓材料表面质量影响极小的溶液去除的物质。可以用以作为氧化后剥离si层的功能，同时其具有较低的膨胀系数避免退火过程中脱落。si层生长在sio2薄膜上，通过干法刻蚀刻蚀si层，但是si层刻蚀工艺用于刻蚀sio2时速率相对于刻蚀si层的速率更慢，从而实现了较大的刻蚀时间冗余，以确保该刻蚀步骤不会对氧化镓材料表面造成影响。53.关于刻蚀终止层，需要说明的是，采用干法刻蚀工艺去除阻挡层时，sio2层厚度不小于5 nm。54.一种基于高温退火技术的氧化镓器件制备方法，如图2，包括以下步骤：步骤100，如图2-a：第一阻挡层10的材料优选为si，第二阻挡层20优选为sio2。在氧化镓晶圆表面使用pecvd工艺和lpcvd工艺先后分别生长sio2层和si层。其中si层起到阻挡氧氛围的作用，sio2层起到剥离si层的作用。sio2层和si层总厚度不超过100微米，优选的，不超过10微米，以防止阻挡层在后续高温退火过程中因热膨胀产生较大的垂直形变，致使阻挡层脱落。55.考虑到si层需要覆盖在氧化镓晶圆的各个表面，优选的选取如lpcvd工艺能通过一次生长而使薄膜覆盖到整个氧化镓晶圆样品表面的生长方式。56.步骤200，如图2-b：通过光刻或刻蚀技术对si层和sio2层实施图形化工艺，其图形化工艺的深度大于si层厚度且小于两层材料的总厚度，也就是对于预设的图形化区域10-1，去除图形化区域的si层并保留部分或全部的sio2。57.进行图形化工艺区域的si层可以不完全去除，以用于调节该区域的净载流子浓度。58.sio2层也可作用为调节材料的净载流子浓度层，进一步可以通过调节sio2层的厚度以实现在一定范围内对没有si阻挡层区域的材料净载流子浓度的调控。59.其中，刻蚀技术包括干法刻蚀和湿法刻蚀，即采用刻蚀等离子或刻蚀溶液对氧化镓晶圆实施图形化工艺操作，其中干法刻蚀的图形精度比湿法刻蚀更高，为了保证图形精度目的，可优选干法刻蚀。60.步骤300，如图2-c：将根据步骤100-步骤200的方法准备好的氧化镓晶圆样品置于高温设备（如退火炉）中进行600-1700 ℃的氧氛围退火处理。退火过程中，保持持续通入氧气，且腔体内的氧气含量应该不低于空气中氧气含量（21%）。除了以上参数外，高温设备腔体内的压强使用一个标准大气压，退火时间包含升降温时间，其中降温时，通过在400 ℃到实际退火温度范围内选择合适的停止供氧点可以有效实现对净载流子浓度的调控。出现被区域化调控的低净载流子浓度区域30-1；进一步的，在实际操作中还可以采用以下方式实现净载流子浓度的调控：通过退火中途间断性停止供氧，以及通入其他气体辅助调节的工艺手段实现对净载流子浓度的控制；通过改变氧气的浓度，实现调控氧化镓晶圆样品的净载流子浓度；通过调节气压参数实现对氧化镓晶圆样品净载流子浓度的调控；一般情况，即使非常短的退火时间都会对氧化镓晶圆样品的净载流子浓度产生影响，但是影响的程度会随着时间和温度而改变，故，进一步可以通过调整时间和温度的关系来实现对氧化镓晶圆样品净载流子浓度的调控。61.步骤400，如图2-d：将完成退火处理工艺的氧化镓晶圆样品置入能够腐蚀sio2的溶液中超声以去除阻挡层。其中，第二阻挡层为剥离层；由于去除si材料使用的碱性溶液会与氧化镓发生反应，引起氧化镓材料表面质量受损；因此需要选择非碱性溶液，而非碱性溶液对于退火处理之后的si／sio2混合层的去除作用并不理想，因此作为一种实施例1的优选，本方案中增加第二阻挡层，作用为剥离层的功能。保证第二阻挡层可以在非碱性溶液中快速反应溶解，解决了第一阻挡层不易剥离，或剥离溶液易损坏氧化镓材料的问题。62.步骤500如图2-e：，根据应用场景，对去除si／sio2阻挡层后的氧化镓材料依次进行材料正反面表面的去除和修复处理，带外延材料面或进行过阻挡层图形化的一面的刻蚀深度为范围0-1 μm，不带外延材料面刻蚀深度范围为0-10 μm。63.除刻蚀外，还可通过化学机械抛光等均匀减薄材料的方式去除表面层，厚度和刻蚀类似。最后通过湿法腐蚀技术对处理完的材料表面进行修复，修复溶液和氧化镓材料的反应速率应该不高于100 nm/min。64.实施例5：基于实施例4的si／sio2阻挡层实例。参照图2，具体实施步骤如下：此案例使用的晶圆为单晶（001）晶向的β相氧化镓，其中晶圆包括（001）晶向的高掺杂浓度（~1018 cm-3）的氧化镓衬底，以及通过卤化物气相外延技术（hvpe）在其上方生长的9 μm低掺杂浓度（~1016 cm-3）的单晶β相氧化镓外延薄膜。65.图2-a，通过pecvd在氧化镓薄膜上生长150 nm的sio2，在此sio2同时起到刻蚀终止层、剥离层、净载流子浓度调控层的作用。随后通过lpcvd继续生长400 nm的多晶si作为氧氛围阻挡层。由于lpcvd的生长特点，多晶si将覆盖到整个氧化镓晶圆材料表面。66.图2-b，通过光刻技术和反应离子刻蚀技术（rie）对带有外延氧化镓面的阻挡层进行图形化工艺，所谓图形化工艺即选择需要改变净载流子浓度的区域，对这部分的区域去除si阻挡层，也可以去除部分sio2组为一种误差范围，也可以作为杂志浓度调控需求。67.图2-c，将图形化完成后的氧化镓晶圆置于退火炉中进行退火。氧气流量为3000 sccm，腔内压强为一个标准大气压，腔体的温度控制在1100 ℃，升温时间2小时，降温时间2.5小时降至500 ℃。退火过程中保持氧气持续通入，在温度降至500 ℃时停止通入氧气。68.图2-d，退完火后的氧化镓晶圆，至于hf酸中超声清洗20 min，去除sio2/si阻挡层材料。并依次用丙酮、异丙醇、去离子水洗净。69.图2-e，使用电感耦合等离子体刻蚀机依次对晶圆的背面和正面（带外延层面）进行刻蚀。其中正面刻蚀600 nm，背面刻蚀1 μm。可以使用化学机械抛光方法替代（cmp）。刻蚀工艺完成后，将晶圆置于食人鱼溶液中（h2so4：h2o2=3：1）浸泡15 min以修复刻蚀缺陷。，其中刻蚀工艺需要根据实际的应用场景选择性实施，不做限制，本方案的描述仅做参照实施。70.实施例6：基于上述实施例1-实施例5所述，可以清楚的知道本方案的核心思路，以及基于该核心思路下的具体实施方式，本实施例进一步的列举一种氧化镓器件制备方法，具体是一种阳极边缘终端制备方法，参照图3，以光刻胶作为图形化工艺的刻蚀覆盖层，具体步骤如下：步骤3-a，准备氧化镓晶圆，其包括氧化镓衬底40和氧化镓外延层30；步骤3-b，在氧化镓外延层表面生长sio2层20，用于剥离si层和/或用于刻蚀终止层作用；步骤3-c，在sio2层表面以及氧化镓晶圆所有表面生长si层10（多晶硅层），用于阻挡高温氧氛围，具体可以采用lpcvd工艺；步骤3-d，在氧化镓外延层一端的si层表面旋涂光刻胶50，用于图形化工艺；步骤3-e，将需要改变净载流子浓度的区域曝光、显影使光刻胶图形化；步骤3-f，采用刻蚀工艺去除图形化部分的阻挡层si层，并洗去光刻胶50；步骤3-g，退火处理8小时，退火氛围：1100℃，一个标准大气压，氧流量3000 sccm，退火设备的腔体空间为0.04 m3；此时，原si层因氧氛围退火变成si/sio2混合物层；其中氧化镓外延区出现了不同区域的低净载流子浓度区30-1；步骤3-h，采用boe溶液，湿法去除阻挡层，这里的阻挡层指的是退货处理后的si/sio2混合物层，以及sio2层；步骤3-i，采用icp刻蚀对氧化镓晶圆的背面刻蚀1 μm；步骤3-j，采用icp刻蚀对氧化镓晶圆的背面刻蚀600 nm，后将其置于食人鱼溶液浸泡10-20min步骤3-k，在氧化镓晶圆背面，即氧化镓衬底层采用物理气相沉积技术生长欧姆接触电极ti/au 60；步骤3-l，在氧化镓晶圆正面，即氧化镓外延层表面旋涂光刻胶；步骤3-m，对光刻胶曝光、显影使光刻胶图形化，区别于步骤3-e的图形化，本步骤是用于生长电极，根据步骤3-g形成的低净载流子浓度区30-1区域设计本步骤的图形化区域；步骤3-n，采用物理气相沉积技术发生长肖特基电极70；步骤3-o，去除肖特基电极的多余金属，并清洗光刻胶。71.同时也可以带有外延薄膜的氧化镓晶圆替换为不带外延薄膜的氧化镓衬底，或者是在其他衬底上（如蓝宝石，si，gan，sic，等，或者带有外延层的衬底如长有algan的gan衬底）生长的非晶、多晶或单晶氧化镓材料，其余工艺不变。上述物理气相沉积技术，例举如电子束蒸发技术。72.实施例7:基于上述实施例1-实施例5，本实施例再提供一种新的氧化镓器件制备方法，具体是半导体器件间隔离方法，参照图4，以光刻胶作为图形化工艺的刻蚀覆盖层（也可以采用其他材料），具体步骤如下：步骤4-a，准备氧化镓晶圆，其包括氧化镓衬底40和氧化镓外延层30；步骤4-b，在氧化镓外延层表面生长sio2层20，用于剥离si层和/或用于刻蚀终止层作用；步骤4-c，在sio2层表面以及氧化镓晶圆所有表面生长si层10（多晶硅层），用于阻挡高温氧氛围，具体可以采用lpcvd工艺；步骤4-d，在氧化镓外延层一端的si层表面旋涂光刻胶，用于图形化工艺；步骤4-e，将晶圆正面需要改变净载流子浓度的区域曝光、显影使光刻胶图形化；步骤4-f，采用刻蚀工艺去除图形化部分的阻挡层si层，具体为晶圆上的用于器件制备区域，如图为氧化镓晶圆中间部分，并洗去光刻胶；步骤4-g，在氧化镓衬底一端的si层表面旋涂光刻胶，用于图形化工艺；步骤4‑ꢀh，与步骤4-e相似的，将晶圆背面需要改变净载流子浓度的区域曝光、显影使光刻胶图形化，晶圆上的用于器件制备区域；步骤4-i，采用刻蚀技术去除背面阻挡层si层，并洗去光刻胶；至此氧化镓晶圆正面和背面均对si层做了图形化，即以将中间区域作为选择性调控位置；步骤4-j，退火处理8小时，退火氛围：1150 ℃，一个标准大气压，氧流量3000 sccm，退火设备的腔体空间为0.04 m3；此时，原si层因氧氛围退火变成si/sio2混合物层；其中氧化镓外延区和衬底区均出现了不同区域的低净载流子浓度区30-1；步骤4-k，采用boe溶液，湿法去除阻挡层，这里的阻挡层指的是退货处理后的si/sio2混合物层，以及sio2层；步骤4-i，采用icp刻蚀对氧化镓晶圆的背面刻蚀1 μm；采用icp刻蚀对氧化镓晶圆的背面刻蚀600 nm，后将其置于食人鱼溶液浸泡10-20 min修复晶圆表面刻蚀损伤。73.其中，一次退火处理会存在其调控极限，若是需要获得大尺度的净载流子浓度调控范围，需要将实施例6中最终获得的晶圆再次进行重复操作，退火区域为同一位置。第二次退火之前，实施例6中的最后一步表面层去除处理为必要工艺。74.其他的例如半导体表面局部区域钝化以及导电率调控，垂直结构mosfet器件内部电流阻挡层设计等均可以根据以上实施例推导得到。其中，需要注意的是每一种应用的退火时间需要根据需求调整，具有区别，其他的还包括如前文所述的改变sio2层的厚度，改变多晶si层的厚度，改变退火温度，氧气浓度，腔体压强等参数来配合设计方法。例如：若需获得更低的净载流子浓度，以及更深的低净载流子浓度区，则可以增加退火时间，提升氧气浓度，增加压强，以及减薄sio2的厚度等方式的一种或多种来调控。反之则运用调控方法的趋势相反。75.实施例8：本实施例提供一种阻挡层结构在离子注入技术的高温杂质激活时发挥作用的工艺。公开一种基于离子注入技术的净载流子浓度控制工艺，如图5，步骤5-a，准备氧化镓晶圆，其包括氧化镓衬底40和氧化镓外延层30；步骤5-b，完成以下工艺：1）在氧化镓外延层表面生长sio2层20，用于剥离si层和/或用于刻蚀终止层作用；2）在sio2层表面以及氧化镓晶圆所有表面生长si层10（多晶硅层），用于阻挡高温氧氛围，具体可以采用lpcvd工艺；3）在氧化镓外延层一端的si层表面旋涂光刻胶50，用于图形化工艺；步骤5-c，将需要改变净载流子浓度的区域曝光、显影使光刻胶图形化；步骤5-d，采用刻蚀工艺去除图形化部分的阻挡层si层和sio2层20；步骤5-e，通过离子注技术在氧化镓外延层30注入所需的离子，形成离子注入区60，注入离子为受主杂质（mg或n）；也可以是施主杂质；步骤5-f，去除光刻胶；步骤5-g，退火处理8小时，退火氛围：1100℃，一个标准大气压，氧流量3000 sccm，退火设备的腔体空间为0.04 m3；高温退火环境下，离子注入区60形成杂质激活后的注入区70，以及受氧退火影响使得氧化镓衬底40和氧化镓外延层30形成高阻区80；步骤5-h，去除阻挡层，这里的阻挡层指的是退火处理后的si/sio2混合物层，以及sio2层；步骤5-i，采用icp刻蚀去除受到影响的氧化镓晶圆表面层。76.本实施例中，当前对氧化镓材料离子注入后，其杂质激活处理和晶格修复通常使用氮气或氩气氛围的退火。氧氛围退火本身会影响材料的净载流子浓度，所以此前并不适合作为注入杂质激活的退火氛围。本发明中的所提出的氧氛围阻挡层结构可以有效隔绝氧气对氧化镓材料净载流子浓度的影响，使得氧氛围退火用于激活注入杂质成为可能。通过在氧化镓晶圆的局部区域注入受主杂质或施主杂质，并用阻挡层覆盖晶圆上的非注入区，有望在修复因高能粒子造成缺陷的同时，更为精确地对氧化镓晶圆的净载流子浓度进行调控，充分发挥两种技术的优势。77.在上述实施例中， 对各个实施例的描述各有侧重， 某个实施例中没有详述的部分， 可以参见其他实施例的相关描述。本技术在上述部分实施例中所讨论的工艺步骤，仅仅是一些优选实现方法，用于阐述本技术所述结构的可行性，不对发明的范围进行限制。通过其它工艺方法或顺序实现本发明浓度调控方法的， 亦在本发明保护范围之内。以上所述，仅为本技术的具体实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此， 本技术的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。









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