氮化鎵異質結場效應電晶體的製作方法與流程

2023-05-11 06:12:21 1

本發明實施例涉及半導體領域，尤其涉及一種氮化鎵異質結場效應電晶體的製作方法。

背景技術：

隨著高效完備的功率轉換電路和系統需求的日益增加，氮化鎵異質結場效應電晶體ganhfet已經成為功率器件中的研究熱點，因為，氮化鎵異質結場效應電晶體ganhfet抑制結處形成高濃度、高遷移率的二維電子氣,同時異質結對二維電子氣具有良好的調節作用。

但是通過現有技術製作的氮化鎵異質結場效應電晶體ganhfet的導通電阻較大，增大了ganhfet器件的功率消耗。

技術實現要素：

本發明實施例提供一種氮化鎵異質結場效應電晶體的製作方法，以減小ganhfet的導通電阻。

本發明實施例的一個方面是提供一種氮化鎵異質結場效應電晶體的製作方法，包括：

在矽襯底的表面上依次生長氮化鎵gan介質層、氮化鋁鎵algan介質層、矽摻雜的gan接觸層和氮化矽si3n4介質層；

對所述si3n4介質層的第一區域和第二區域進行刻蝕，以露出所述第一區域和所述第二區域分別對應的矽摻雜的gan接觸層；

在露出的所述矽摻雜的gan接觸層和剩餘的所述si3n4介質層上表面沉積第一金屬層；

對所述第一金屬層進行光刻、刻蝕，以露出所述si3n4介質層並形成歐姆接觸電極；

沿著露出的所述si3n4介質層的表面的預定區域向下進行幹法刻蝕，直 到刻蝕掉部分的所述algan介質層，被刻蝕掉的所述si3n4介質層、所述矽摻雜的gan接觸層和部分所述algan介質層形成柵極接觸孔；

在所述柵極接觸孔中沉積所述si3n4介質層作為柵介質，且所述柵介質的表面低於所述柵極接觸孔的孔口所在表面；

在所述柵介質的表面、所述露出的si3n4介質層和所述歐姆接觸電極上表面生長第二金屬層，並對所述第二金屬層進行光刻、刻蝕處理，以完成ganhfet的製作。

本發明實施例提供的氮化鎵異質結場效應電晶體的製作方法，通過在氮化鋁鎵algan介質層上表面鋪設矽摻雜的gan接觸層，避免algan介質層直接與電極金屬接觸，減小了源極和漏極的歐姆接觸電阻，從而減小了ganhfet器件的導通電阻。

附圖說明

圖1為本發明實施例提供的氮化鎵異質結場效應電晶體的製作方法流程圖；

圖2為執行本發明實施例製作過程中ganhfet的剖面示意圖；

圖3為執行本發明實施例製作過程中ganhfet的剖面示意圖；

圖4為執行本發明實施例製作過程中ganhfet的剖面示意圖；

圖5為執行本發明實施例製作過程中ganhfet的剖面示意圖；

圖6為執行本發明實施例製作過程中ganhfet的剖面示意圖；

圖7為執行本發明實施例製作過程中ganhfet的剖面示意圖；

圖8為執行本發明實施例製作過程中ganhfet的剖面示意圖。

具體實施方式

圖1為本發明實施例提供的氮化鎵異質結場效應電晶體的製作方法流程圖。為了對本實施例中的方法進行清楚系統的描述，圖2-圖8為執行本發明實施例方法過程中氮化鎵異質結場效應電晶體ganhfet的剖面示意圖，如圖1所示，所述方法包括：

步驟s101、在矽襯底的表面上依次生長氮化鎵gan介質層、氮化鋁鎵algan介質層、矽摻雜的gan接觸層和氮化矽si3n4介質層；

如圖2所示，在矽襯底的表面上依次生長氮化鎵gan介質層、氮化鋁鎵algan介質層、矽摻雜的gan接觸層和氮化矽si3n4介質層，執行步驟s101後的ganhfet的剖面示意圖如圖2所示，其中，矽襯底用20表示，gan介質層用21表示，algan介質層用22表示，矽摻雜的gan接觸層用23表示，si3n4介質層用24表示。

步驟s102、對所述si3n4介質層的第一區域和第二區域進行刻蝕，以露出所述第一區域和所述第二區域分別對應的矽摻雜的gan接觸層；

在圖2的基礎上，對si3n4介質層的第一區域和第二區域進行幹法刻蝕，即通過幹法刻蝕刻蝕掉第一區域和第二區域中的si3n4介質層，且刻蝕掉第一區域中的si3n4介質層後形成源端接觸孔，刻蝕掉第二區域中的si3n4介質層後形成漏端接觸孔。

執行步驟s102後的ganhfet的剖面示意圖如圖3所示，其中，刻蝕掉第一區域中的si3n4介質層後形成的源端接觸孔用30表示，刻蝕掉第二區域中的si3n4介質層後形成的漏端接觸孔用31表示。

步驟s103、在露出的所述矽摻雜的gan接觸層和剩餘的所述si3n4介質層上表面沉積第一金屬層；

具體地，在露出的所述矽摻雜的gan接觸層23和剩餘的所述si3n4介質層24上表面沉積第一金屬層，執行步驟s103後的ganhfet的剖面示意圖如圖4所示，其中，沉積的第一金屬層用25表示。

在本發明實施例中，所述在露出的所述矽摻雜的gan接觸層和剩餘的所述si3n4介質層上表面沉積第一金屬層之前，還包括：對所述露出的所述矽摻雜的gan接觸層的表面和剩餘的所述si3n4介質層的表面進行清洗。

具體的，在露出的所述矽摻雜的gan接觸層和剩餘的所述si3n4介質層上表面沉積第一金屬層之前，採用dhf+sc1+sc2方法對露出的所述矽摻雜的gan接觸層的表面和剩餘的所述si3n4介質層的表面進行清洗，其中，dhf表示用稀氟氫酸清洗，sc1表示標準化第一步清洗，sc2表示標準化第二步清洗，三次清洗的時間均為60s。

優選的，所述第一金屬層為歐姆接觸金屬，所述歐姆接觸金屬包括四層介質，所述四層介質按照從下到上的順序依次為鈦、鋁、鈦和氮化鈦。

具體的，採用磁控濺射鍍膜工藝沉積第一金屬層，第一金屬層為歐姆接 觸金屬，歐姆接觸金屬包括四層，第一層為鈦，第二層為鋁，第三層為鈦，第四層為氮化鈦，第一層鈦的沉積量為第二層鋁的沉積量為第三層鈦的沉積量為第四層氮化鈦的沉積量為並且從第一層到第四層的順序與ganhfet的剖面示意圖中從下到上的順序一致。

步驟s104、對所述第一金屬層進行光刻、刻蝕，以露出所述si3n4介質層並形成歐姆接觸電極；

對第一金屬層25的一部分進行光刻、刻蝕，以露出所述si3n4介質層，未刻蝕掉的第一金屬層25分別構成歐姆接觸電極，該歐姆接觸電極包括源極和漏極，執行步驟s104後的ganhfet的剖面示意圖如圖5所示，其中，源極用27表示，漏極用26表示。

所述對所述第一金屬層進行光刻、刻蝕，以露出所述si3n4介質層並形成歐姆接觸電極之後，還包括：在840℃的條件下，在n2氛圍內退火30s，以便形成良好的歐姆接觸的金屬電極。

所述對所述第一金屬層進行光刻，包括：對所述第一金屬層依次進行塗膠、曝光、顯影。

步驟s105、沿著露出的所述si3n4介質層的表面的預定區域向下進行幹法刻蝕，直到刻蝕掉部分的所述algan介質層，被刻蝕掉的所述si3n4介質層、所述矽摻雜的gan接觸層和部分所述algan介質層形成柵極接觸孔；

在圖5的基礎上，沿著露出的所述si3n4介質層24的表面的預定區域向下進行幹法刻蝕，直到刻蝕掉部分的所述algan介質層22，該預定區域小於露出的所述si3n4介質層24的表面區域，被刻蝕掉的所述si3n4介質層24、所述矽摻雜的gan接觸層23和部分所述algan介質層22形成柵極接觸孔，執行步驟s105後的ganhfet的剖面示意圖如圖6所示，其中，柵極接觸孔用28表示。

步驟s106、在所述柵極接觸孔中沉積所述si3n4介質層作為柵介質，且所述柵介質的表面低於所述柵極接觸孔的孔口所在表面；

在圖6的基礎上，在柵極接觸孔28中沉積所述si3n4介質層作為柵介質，執行步驟s106後的ganhfet的剖面示意圖如圖7所示，柵介質用29表示，且柵介質29的表面低於圖6中柵極接觸孔28的孔口所在表面，即柵介質29並未將柵極接觸孔28填滿。

所述在所述柵極接觸孔中沉積所述si3n4介質層作為柵介質，且所述柵介質的表面低於所述柵極接觸孔的孔口所在表面之前，還包括：採用hcl清洗所述柵極接觸孔。

步驟s107、在所述柵介質的表面、所述露出的si3n4介質層和所述歐姆接觸電極上表面生長第二金屬層，並對所述第二金屬層進行光刻、刻蝕形成柵極，以完成ganhfet的製作。

在圖7的基礎上，在柵介質29的表面，露出的si3n4介質層24、源極27和漏極26的上表面採用磁控濺射鍍膜工藝沉積第二金屬層，並對所述第二金屬層進行光刻、刻蝕處理，形成柵極，此處，對所述第二金屬層進行光刻、刻蝕處理與上述步驟s104對所述第一金屬層進行光刻、刻蝕處理的過程一致，此處不再贅述，執行步驟s107後的ganhfet的剖面示意圖如圖8所示，柵極用40表示，如圖8所示的結構為最終製作成的ganhfet的剖面示意圖。

優選的，所述第二金屬層包括兩層介質，所述兩層介質按照從下到上的順序依次為鎳和金。所述對所述第二金屬層進行光刻，包括：對所述第二金屬層依次進行塗膠、曝光、顯影。

由於ganhfet器件的導通電阻與源極和漏極的歐姆接觸電阻，以及溝道電阻有關，本發明實施例通過減小源極和漏極的歐姆接觸電阻來減小ganhfet器件的導通電阻，具體的，通過在氮化鋁鎵algan介質層上表面鋪設矽摻雜的gan接觸層，避免algan介質層直接與電極金屬接觸，從而了減小源極和漏極的歐姆接觸電阻。

綜上所述，本發明實施例通過在氮化鋁鎵algan介質層上表面鋪設矽摻雜的gan接觸層，避免algan介質層直接與電極金屬接觸，減小了源極和漏極的歐姆接觸電阻，從而減小了ganhfet器件的導通電阻。

在本發明所提供的幾個實施例中，應該理解到，所揭露的裝置和方法，可以通過其它的方式實現。例如，以上所描述的裝置實施例僅僅是示意性的，例如，所述單元的劃分，僅僅為一種邏輯功能劃分，實際實現時可以有另外的劃分方式，例如多個單元或組件可以結合或者可以集成到另一個系統，或一些特徵可以忽略，或不執行。另一點，所顯示或討論的相互之間的耦合或直接耦合或通信連接可以是通過一些接口，裝置或單元的間接耦合或通信連 接，可以是電性，機械或其它的形式。

所述作為分離部件說明的單元可以是或者也可以不是物理上分開的，作為單元顯示的部件可以是或者也可以不是物理單元，即可以位於一個地方，或者也可以分布到多個網絡單元上。可以根據實際的需要選擇其中的部分或者全部單元來實現本實施例方案的目的。

另外，在本發明各個實施例中的各功能單元可以集成在一個處理單元中，也可以是各個單元單獨物理存在，也可以兩個或兩個以上單元集成在一個單元中。上述集成的單元既可以採用硬體的形式實現，也可以採用硬體加軟體功能單元的形式實現。

上述以軟體功能單元的形式實現的集成的單元，可以存儲在一個計算機可讀取存儲介質中。上述軟體功能單元存儲在一個存儲介質中，包括若干指令用以使得一臺計算機設備(可以是個人計算機，伺服器，或者網絡設備等)或處理器(processor)執行本發明各個實施例所述方法的部分步驟。而前述的存儲介質包括：u盤、移動硬碟、只讀存儲器(read-onlymemory，rom)、隨機存取存儲器(randomaccessmemory，ram)、磁碟或者光碟等各種可以存儲程序代碼的介質。

本領域技術人員可以清楚地了解到，為描述的方便和簡潔，僅以上述各功能模塊的劃分進行舉例說明，實際應用中，可以根據需要而將上述功能分配由不同的功能模塊完成，即將裝置的內部結構劃分成不同的功能模塊，以完成以上描述的全部或者部分功能。上述描述的裝置的具體工作過程，可以參考前述方法實施例中的對應過程，在此不再贅述。

最後應說明的是：以上各實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對其限制；儘管參照前述各實施例對本發明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術特徵進行等同替換；而這些修改或者替換，並不使相應技術方案的本質脫離本發明各實施例技術方案的範圍。