阅读说明：本技术 一种基于氮化镓的宽摆幅双向限幅电路及其制备方法 (Wide-swing bidirectional amplitude limiting circuit based on gallium nitride and preparation method thereof ) 是由 杨凌 马晓华 芦浩 宓珉翰 侯斌 周小伟 祝杰杰 郝跃 于 2018-07-23 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种基于氮化镓的宽摆幅双向限幅电路的制备方法,包括制作PIN二极管、肖特基二极管以及GaN基器件,并将PIN二极管和肖特基二极管并联后通过金属互联工艺与GaN基器件连接,从而完成基于氮化镓的宽摆幅双向限幅电路的制备。本发明实施例,通过采用将PIN二极管和肖特基二极管并联再与GaN基器件的栅极连接的电路,可以实现电路的自我保护,同时满足器件能够承受正反向大功率信号的冲击,实现器件的双向保护。(The invention relates to a preparation method of a wide-swing bidirectional amplitude limiting circuit based on gallium nitride, which comprises the steps of manufacturing a PIN diode, a Schottky diode and a GaN-based device, connecting the PIN diode and the Schottky diode in parallel and then connecting the PIN diode and the Schottky diode with the GaN-based device through a metal interconnection process, and thus completing the preparation of the wide-swing bidirectional amplitude limiting circuit based on the gallium nitride. According to the embodiment of the invention, the PIN diode and the Schottky diode are connected in parallel and then connected with the grid electrode of the GaN-based device, so that the self-protection of the circuit can be realized, the impact of forward and reverse high-power signals on the device can be borne, and the bidirectional protection of the device can be realized.)

一种基于氮化镓的宽摆幅双向限幅电路及其制备方法

技术领域

本发明属于半导体器件技术领域，具体涉及一种基于氮化镓的宽摆幅双向限幅电路及其制备方法。

背景技术

随着半导体科技的不断进步，硅基半导体技术取得了几十年来持续的发展，已经成为当今半导体技术中最为成熟的技术，但在功率半导体领域，硅基器件正逼近其理论极限，第一、二代半导体材料已无法满足更高频率、更高功率电子器件的需求，对新型半导体材料器件的研究尤为重要，基于氮化物半导体材料的电子器件则可满足这一要求，GaN材料与硅材料相比具有禁带宽度更大、临界击穿电场更高、电子迁移率更大、电子饱和速度更快以及可以在更高温度条件下工作等优点，具有巨大的发掘潜力。

雷达接收机的前端往往有高灵敏的低噪声放大器，而低噪声放大器是小信号线性器件，它接受的信号是非常微弱的，但是整个系统又必须能够承受较大的功率。为了保护器件免遭烧毁，通常在接收机前端加入微波限幅器。小信号输入时，限幅器仅仅呈现小损耗，大信号输入时，限幅器对其进行大幅度衰减。

PIN二极管是由P型材料重掺杂构成的P层和由N型材料重掺杂构成的N层，以及这两层中间夹杂着一层由高电阻率轻掺杂的本征层构成的I层，三层结构构成的半导体二极管。

目前国内外主要采用GaAs MESFET限幅器、GaAs肖特基势垒限幅器等，要求器件具有低开态电阻和低关态电容，能承受大功率信号的冲击，还具备比GaAs MESFET限幅器单片电路面积小、性能优越等特点。

但是砷化镓二代半导体材料无法满足更高频率、更高功率电子器件的需求，且肖特基势垒限幅器在同等面积下承受大功率信号冲击的能力不够强，缺点较为显著。

因此如何满足器件能够承受正反向大功率信号的冲击，使电路可以自带保护就显得尤为重要。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种基于氮化镓的宽摆幅双向限幅电路及其制备方法。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

本发明实施例提供了一种基于氮化镓的宽摆幅双向限幅电路的制备方法，包括：

S1、光刻所述第一AlGaN势垒层，刻蚀去除所述第一AlGaN势垒层；

S2、在所述GaN层上形成PIN二极管制作区域和肖特基二极管制作区域；

S3、在所述PIN二极管制作区域制作所述PIN二极管；

S4、在所述肖特基二极管制作区域制作所述肖特基二极管；

S5、在所述第二AlGaN势垒层上制作GaN基器件；

S6、将所述PIN二极管和所述肖特基二极管并联后通过金属互联与所述GaN基器件进行连接，得到所述基于氮化镓的宽摆幅双向限幅电路。

在本发明的一个实施例中，S3包括：

S31、在所述GaN层生长掺杂的N+层，在所述N+层上生长I层，在所述I层上生长掺杂的P+层；

S32、光刻所述P+层，蒸发金属形成P+层电极；

S33、光刻所述P+层形成挖槽区域，将所述P+层刻蚀至所述N+层表面；

S34、光刻所述N+层，蒸发金属形成N+层电极，得到所述PIN二极管。

在本发明的一个实施例中，S4包括：

S41、在所述GaN层外延生长掺杂的N+型GaN层；

S42、在所述N+型GaN层外延生长掺杂的N-型GaN层；

S43、光刻所述N-型GaN层并蒸发金属堆栈层，形成肖特基接触，完成N-型GaN层电极制作；

S44、刻蚀所述N+型GaN层和所述N-型GaN层，形成刻蚀区域；

S45、光刻所述刻蚀区域并蒸发欧姆金属，形成欧姆接触，完成N+型GaN层电极制作，得到所述肖特基二极管。

在本发明的一个实施例中，S5包括：

S51、在所述第二AlGaN势垒层上蒸发欧姆金属分别形成源极和漏极；

S52、在所述源极、所述漏极和所述第二AlGaN势垒层上生长SiN介质层；

S53、在所述SiN介质层上制作掩膜，刻蚀凹槽；

S54、在所述凹槽上光刻T形栅区域，在所述T形栅区域蒸发金属形成栅极，得到所述GaN基器件。

在本发明的一个实施例中，S6包括：

S61、在所述P+层电极和所述N+层电极表面淀积第一SiN保护层；

S62、在所述N-型GaN层电极和所述N+型GaN层电极表面淀积第二SiN保护层；

S63、在所述源极、所述漏极、所述栅极上淀积SiO₂保护层；

S64、光刻所述第一SiN保护层、所述第二SiN保护层和所述SiO₂保护层形成金属互联层开孔区，刻蚀所述金属互联层开孔区的第一SiN保护层、第二SiN保护层和SiO₂保护层；

S65、在所述金属互联层开孔区的第一SiN保护层、第二SiN保护层和SiO₂保护层蒸发互联金属，将所述PIN二极管与所述肖特基二极管并联后与所述GaN基器件进行连接，形成所述基于氮化镓的宽摆幅双向限幅电路。

在本发明的一个实施例中，所述掺杂的N+层的厚度为10μm，掺杂浓度为1×10¹⁶cm^-3～1×10¹⁸cm^-3，掺杂元素为Si；所述I层的厚度为20μm～70μm；所述掺杂的P+层的厚度为1μm～10μm，掺杂浓度为1×10¹⁹cm^-3～1×10²⁰cm^-3，掺杂元素为Mg。

在本发明的一个实施例中，所述掺杂的N+型GaN层的厚度为10μm～40μm，掺杂浓度为10¹⁸～10¹⁹cm^-3；所述掺杂的N-型GaN层的厚度为20μm～90μm，掺杂浓度为10¹⁴～10¹⁷cm^-3；所述肖特基接触面积为1×10^-4cm²～4×10^-4cm²。

在本发明的一个实施例中，所述SiN介质层厚度为60nm～120nm，所述栅极栅长为0.2μm～0.5μm。

在本发明的一个实施例中，所述第一SiN保护层厚度为150nm～200nm，所述第二SiN保护层厚度为150nm～200nm。

在本发明的一个实施例中，一种基于氮化镓的宽摆幅双向限幅电路，由上述实施例所述的方法制备完成。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

1、本发明的基于氮化镓的宽摆幅双向限幅电路通过采用将PIN二极管和肖特基二极管并联再与栅极层连接的电路，可以实现电路的自我保护；

2、本发明的基于氮化镓的宽摆幅双向限幅电路，可以满足器件能够承受正反向大功率信号的冲击，实现器件的双向保护。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种基于氮化镓的宽摆幅双向限幅电路制备方法的工艺流程示意图；

图2为本发明实施例提供的一种基于氮化镓的宽摆幅双向限幅电路的结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例一

请参见图1，图1为本发明实施例提供的一种基于氮化镓的宽摆幅双向限幅电路制备方法的工艺流程示意图。该制备方法具体包括以下步骤：

S1、光刻所述第一AlGaN势垒层，刻蚀去除所述第一AlGaN势垒层；

S2、在所述GaN层上形成PIN二极管制作区域和肖特基二极管制作区域；

S3、在所述PIN二极管制作区域制作所述PIN二极管；

S4、在所述肖特基二极管制作区域制作所述肖特基二极管；

S5、在所述第二AlGaN势垒层上制作GaN基器件；

S6、将所述PIN二极管和所述肖特基二极管并联后通过金属互联与所述GaN基器件进行连接，得到所述基于氮化镓的宽摆幅双向限幅电路。

其中，S3包括：

S31、在所述GaN层生长掺杂的N+层，在所述N+层上生长I层，在所述I层上生长掺杂的P+层；

S32、光刻所述P+层，蒸发金属形成P+层电极；

S33、光刻所述P+层形成挖槽区域，将所述P+层刻蚀至所述N+层表面；

S34、光刻所述N+层，蒸发金属形成N+层电极，得到所述PIN二极管。

其中，S4包括：

S41、在所述GaN层外延生长掺杂的N+型GaN层；

S42、在所述N+型GaN层外延生长掺杂的N-型GaN层；

S43、光刻所述N-型GaN层并蒸发金属堆栈层，形成肖特基接触，完成N-型GaN层电极制作；

在N-GaN层上光刻肖特基接触区域。

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/min，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，通过已制定版图光刻定义肖特基接触区域，肖特基接触面积为1×10^-4cm²～4×10^-4cm²，对N-GaN层上的光刻胶进行曝光；

最后，将完成曝光后的样品放入显影液中以移除肖特基接触区域内的光刻胶，并对其进行超纯水冲洗和氮气吹干。

蒸镀肖特基金属W。

将完成光刻的样品放入磁控溅射PVD中，待真空度达到之后，开始镀膜，镀膜金属为W。

剥离金属。

将完成镀膜后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，形成肖特基接触，完成N-型GaN层电极制作。

S44、刻蚀所述N+型GaN层和所述N-型GaN层，形成刻蚀区域；

S45、光刻所述刻蚀区域并蒸发欧姆金属，形成欧姆接触，完成N+型GaN层电极制作，得到所述肖特基二极管。

在N+型GaN层上光刻N+型GaN层电极区域。

首先，将样片放在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N+型GaN层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N+型GaN层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。

打底膜。

将完成N+型GaN层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。

蒸发欧姆金属。

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，再在刻蚀孔内的N+型GaN层电极区域上蒸发欧姆金属，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。

剥离金属及退火。

首先，将完成N+型GaN层电极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N+型GaN层电极区域上的欧姆金属下沉，从而形成欧姆金属与N+型GaN层的欧姆接触，完成N+型GaN层电极制作。

其中，S5包括：

S51、在所述第二AlGaN势垒层上蒸发欧姆金属分别形成源极和漏极；

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。；

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。

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。

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，形成源极和漏极。

S52、在所述源极、所述漏极和所述第二AlGaN势垒层上生长SiN介质层；

S53、在所述SiN介质层上制作掩膜，刻蚀凹槽；

S54、在所述凹槽上光刻T形栅区域，在所述T形栅区域蒸发金属形成栅极，得到所述GaN基器件。

其中，S6包括：

S61、在所述P+层电极和所述N+层电极表面淀积第一SiN保护层；

S62、在所述N-型GaN层电极和所述N+型GaN层电极表面淀积第二SiN保护层；

S63、在所述源极、所述漏极、所述栅极上淀积SiO₂保护层；

S64、光刻所述第一SiN保护层、所述第二SiN保护层和所述SiO₂保护层形成金属互联层开孔区，刻蚀所述金属互联层开孔区的第一SiN保护层、第二SiN保护层和SiO₂保护层；

S65、在所述金属互联层开孔区的第一SiN保护层、第二SiN保护层和SiO₂保护层蒸发互联金属，将所述PIN二极管与所述肖特基二极管并联后与所述GaN基器件进行连接，形成所述基于氮化镓的宽摆幅双向限幅电路。

首先，将有金属互连光刻图形的样品放入等离子去胶机中进行底膜处理，其处理的时间为5min；

然后，将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，在肖特基二极管互连金属区域内的电极和GaN基高频器件互联金属区域内的栅电极上蒸发互联金属，该互联金属是由下向上依次由Ti和Au两层金属组成的金属堆栈结构；

接着，对完成互联金属蒸发的样品进行剥离，以移除金属互联层区域外的互联金属、光刻胶和剥离胶；

最后，用超纯水冲洗样品并用氮气吹干。

依照本实施例的工艺流程制备的基于氮化镓的宽摆幅双向限幅电路请参见图2，图2为本发明实施例提供的一种基于氮化镓的宽摆幅双向限幅电路的结构示意图，所述基于氮化镓的宽摆幅双向限幅电路包括：

衬底1、成核层2、GaN层3、第二AlGaN势垒层4、漏极5、源极6、SiN介质层7、栅极层8、SiO₂保护层9、互联电极10、N+层11、I层12、P+层13、P+层电极14、N+层电极15、第一SiN保护层16、N+型GaN层17、N-型GaN层18、N-型GaN层电极19、N+型GaN层电极20、第二SiN保护层21、金属互联层22。

其中，所述掺杂的N+层的厚度为10μm，掺杂浓度为1×10¹⁶cm^-3～1×10¹⁸cm^-3，掺杂元素为Si；所述I层的厚度为20μm～70μm；所述掺杂的P+层的厚度为1μm～10μm，掺杂浓度为1×10¹⁹cm^-3～1×10²⁰cm^-3，掺杂元素为Mg；所述掺杂的N+型GaN层的厚度为10μm～40μm，掺杂浓度为10¹⁸～10¹⁹cm^-3；所述掺杂的N-型GaN层的厚度为20μm～90μm，掺杂浓度为10¹⁴～10¹⁷cm^-3；所述肖特基接触面积为1×10^-4cm²～4×10^-4cm²；所述SiN介质层厚度为60nm～120nm，所述栅极栅长为0.2μm～0.5μm；所述第一SiN保护层厚度为150nm～200nm，所述第二SiN保护层厚度为150nm～200nm。

实施例二

本实施例在上述实施例的基础上，重点对本发明的一种基于氮化镓的宽摆幅双向限幅电路的制备方法进行详细描述。具体地，该方法可以包括：

步骤1，获取并清洗AlGaN/GaN异质结材料，利用ICP干法刻蚀去除肖特基二极管区域内的AlGaN势垒层：

1a)首先将圆片放置在丙酮中超声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，在去离子水清洗掉残留的丙酮、乙醇后，用HF(配比可根据实际场景进行调节，优选的配比为HF：H₂O＝1：5)溶液清洗圆片30s，最后用去离子水清洗干净并用超纯氮气吹干；

1b)在AlGaN势垒层上光刻肖特基二极管区域：

首先，将生长有AlGaN势垒层的样片放在200的热板上烘烤5min；

然后，对样片甩光刻胶，转速为3500rpm，完成甩胶后在90℃的热板上烘1min；

接着，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；

1c)利用ICP干法刻蚀去掉肖特基二极管区域的AlGaN势垒层：

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；

1d)去除刻蚀后的残胶：

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2，采用ICP设备，刻蚀台面至势垒层，实现有源区域隔离：

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：

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，在源电极、漏电极和AlGaN势垒层上，利用PECVD工艺生长60nm的SiN介质层：

4a)对完成有源区电隔离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3min，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)在源电极、漏电极和AlGaN势垒层上，利用PECVD工艺生长厚度为60nm的SiN介质层，其生长的工艺条件为：采用NH₃和SiH₄作为反应气体，衬底温度为250℃，反应腔室压力为600mTorr，RF功率为22W；

步骤5，在SiN介质层上光刻凹槽区域，并利用ICP工艺对该光刻区域内的SiN介质层和部分AlGaN势垒层进行刻蚀：

5a)在SiN介质层上光刻凹槽区域：

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/min，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，通过凹槽版图对凹槽区域的光刻胶进行曝光；

最后，将完成曝光后的样品放入显影液中以移除凹槽区域内的光刻胶，并对其进行超纯水冲洗和氮气吹干；

5b)利用ICP刻蚀工艺移除凹槽区域内的SiN介质层，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60nm至AlGaN势垒层；

5c)利用ICP刻蚀工艺移除凹槽区域内的一部分AlGaN势垒层，刻蚀掉AlGaN势垒层5nm，其刻蚀的条件为：反应气体为Cl₂，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；

步骤6，在介质层上光刻栅区域，并采用电子束蒸发工艺，在栅区域内蒸发栅电极金属层，去除光刻胶，完成栅长0.6μm、栅宽100μm的栅电极的制作：

6a)在SiN介质层上光刻T形栅区域：

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/min，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，通过已制定好的栅版图对栅区域的光刻胶进行曝光；

最后，将完成曝光后的样品放入显影液中以移除栅区域内的光刻胶，并对其进行超纯水冲洗和氮气吹干；

6b)蒸发栅电极金属：

将完成栅区域刻蚀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；

6c)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，完成栅电极的制作；

步骤7，利用PECVD在源漏电极、栅电极表面淀积200nm的SiO₂保护层：

7a)对完成栅电极制作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3min，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；

7b)利用PECVD工艺生长厚度为200nm的SiO₂保护层，淀积保护层采用的工艺条件为：气体采用2％的SiH₄、He、N₂O，气体流量分别为100sccm、100sccm、90sccm，沉积温度为300℃，反应腔室压力为900mTorr，RF功率为70W，直流偏压24V，反应时间为6min；

步骤8，利用未掺杂的氮化镓晶片，分别利用分子束外延MBE设备在其上生长高浓度掺杂的N+层、未掺杂的I层、高浓度掺杂的P+层，其中N+层扩散元素为硼，P+层扩散元素为磷；

步骤9，在P+层上光刻电极区域，并利用电子束蒸发E-beam蒸发金属电极，完成P+层电极制作：

9a)在P+层上光刻电极区域：

首先，将样片放在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P+层上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P+层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；

9b)打底膜：

将完成P+层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；

9c)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，再在电极区域的P+层上以及P+层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；

9d)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P+层电极区域上欧姆金属下沉，从而形成欧姆金属与P+层之间的欧姆接触，完成P+层电极制作；

步骤10，对P+层光刻挖槽区域，并利用ICP将挖槽区域P+层刻蚀至N+层：

10a)在P+层上光刻凹槽区域：

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/min，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，通过已制好的版图对挖槽区域的光刻胶进行曝光；

最后，将完成曝光后的样品放入显影液中以移除挖槽区域内的光刻胶，并对其进行超纯水冲洗和氮气吹干；

10b)利用ICP刻蚀工艺移除挖槽区域内的P+层和I层，其刻蚀的条件为：反应气体为Cl₂，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；

步骤11，在N+层上光刻电极区域，并利用E-beam蒸发金属电极，完成N+层电极制作：

11a)在N+层上光刻电极区域：

首先，将样片放在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N+层上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N+层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；

11b)打底膜：

将完成N+层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；

11c)蒸发N+层电极金属：

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，再在电极区域的N+层上以及N+层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；

11d)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N+层电极区域上欧姆金属下沉，从而形成欧姆金属与N+层之间的欧姆接触，完成N+层电极制作；

步骤12，利用PECVD在P+层电极、N+层电极表面淀积150nm～200nm的SiN保护层：

12a)对完成N+层电极金属样品进行表面清洗：

首先，将样品放入丙酮溶液中超声清洗3min，其超声强度为30；

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；

12b)利用PECVD工艺生长厚度为200nm的SiN保护层，淀积保护层采用的工艺条件为：气体为2％SiH₄/N₂、NH₃、N₂和He，气体流量分别为200sccm，2sccm，0sccm，200sccm。压强为600mTorr，温度为250℃，功率为22W；

步骤13，在GaN缓冲层上利用MOCVD外延高浓度掺杂的N+型GaN层，掺杂浓度为10¹⁷cm^-3；

步骤14，在N+型GaN层外延N-型GaN层，掺杂浓度为10¹⁵cm^-3；

步骤15，在N-GaN层上光刻肖特基接触区域，并蒸镀金属W，形成肖特基接触，完成N^-型GaN层电极制作：

15a)在N-GaN层上光刻肖特基接触区域：

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/min，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，通过已制定版图光刻定义肖特基接触区域，肖特基接触面积为1×10^-4cm²～4×10^-4cm²，对N-GaN层上的光刻胶进行曝光，；

最后，将完成曝光后的样品放入显影液中以移除肖特基接触区域内的光刻胶，并对其进行超纯水冲洗和氮气吹干；

15b)蒸镀肖特基金属W：

将完成光刻的样品放入磁控溅射PVD中，待真空度达到之后，开始镀膜，镀膜金属为W；

15c)剥离金属：

将完成镀膜后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，形成肖特基接触，完成N^-型GaN层电极制作；

步骤16，对N-型GaN层光刻出N+型GaN层电极区，并刻蚀衬底至N+型GaN层：

16a)在N-型GaN层上光刻N+型GaN层电极区域：

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/min，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，通过N+型GaN层电极版图N+型GaN层电极对区域的光刻胶进行曝光；

最后，将完成曝光后的样品放入显影液中以移除N+型GaN层电极区域内的光刻胶，并对其进行超纯水冲洗和氮气吹干；

16b)利用ICP刻蚀工艺移除N+型GaN层电极区域内的N-型GaN，刻蚀至N+型GaN层；

步骤17，在N+型GaN层电极区域完成肖特基二极管N+型GaN层电极制作：

17a)在N+型GaN层上光刻N+型GaN层电极区域：

首先，将样片放在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N+型GaN层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N+型GaN层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；

17b)打底膜：

将完成N+型GaN层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；

17c)蒸发欧姆金属：

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，再在刻蚀孔内的N+型GaN层电极区域上蒸发欧姆金属，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；

17d)剥离金属及退火：

首先，将完成N+型GaN层电极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N+型GaN层电极区域上的欧姆金属下沉，从而形成欧姆金属与N+型GaN层的欧姆接触，完成N+型GaN层电极制作；

步骤18，利用PECVD在N-型氮化镓层电极、N+氮化镓层电极淀积150nm～200nm的SiN保护层：

18a)对完成肖特基二极管电极制作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3min，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；

18b)利用PECVD工艺生长厚度为200nm的SiN保护层，淀积保护层采用的工艺条件为：2％SiH₄/N₂、NH₃、N₂和He，气体流量分别为200sccm，2sccm，0sccm，200sccm。压强为600mTorr，温度为250℃，功率为22W；

步骤19，在PIN二极管、肖特基二极管SiN保护层和GaN器件SiO₂保护层上光刻金属互联层开孔区，并利用ICP工艺依次刻蚀掉互联开孔区的SiO₂保护层和SiN保护层：

19a)在SiO₂和SiN保护层上光刻金属互联层开孔区：

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/min，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，通过互联开孔版图对金属互联层开孔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互联开孔区域内的光刻胶，并对其进行超纯水冲洗和氮气吹干；

19b)利用ICP刻蚀工艺在先移除PIN二极管、肖特基二极管互联开孔区域内的200nm厚的SiN保护层，再刻蚀掉GaN基低频器件200nm厚的SiO₂保护层；

步骤20，在金属互连区域内的电极上蒸发金属互连，使得PIN二极管和肖特基二极管并联并与GaN基低频器件栅极互连：

首先，将有金属互连光刻图形的样品放入等离子去胶机中进行底膜处理，其处理的时间为5min；

然后，将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，在肖特基二极管互连金属区域内的电极和GaN基高频器件互联金属区域内的栅电极上蒸发互联金属，该互联金属是由下向上依次由Ti和Au两层金属组成的金属堆栈结构；

接着，对完成互联金属蒸发的样品进行剥离，以移除金属互联层区域外的互联金属、光刻胶和剥离胶；

最后，用超纯水冲洗样品并用氮气吹干。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。