氮化鎵場效應晶體管的制作方法及氮化鎵場效應晶體管與流程

本發明涉及半導體技術，尤其涉及一種氮化鎵場效應晶體管的制作方法及氮化鎵場效應晶體管。

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，具有低功耗和高速特性的功率器件最近吸引了很多關注。gan是第三代寬禁帶半導體材料，由于其具有大禁帶寬度(3.4ev)、高電子飽和速率(2e7cm/s)、高擊穿電場(1e10v/cm-3e10v/cm)，較高熱導率，耐腐蝕和抗輻射性能，在高壓、高頻、高溫、大功率和抗輻照環境條件下具有較強的優勢，被認為是研究短波光電子器件和高壓高頻率大功率器件的最佳材料。因此，以氮化鎵以及鋁氮化鎵為基礎材料的氮化鎵場效應晶體管(galliumnitridefield-effecttransistor)具有好的散熱性能、高的擊穿電場、高的飽和速度，氮化鎵場效應晶體管在大功率高頻能量轉換和高頻微波通訊等方面有著遠大的應用前景。

由于gan材料的帶隙較寬和非摻雜本征材料的使用使得具有低歐姆接觸電阻的氮化鎵場效應晶體管較難獲得.而對于大功率高頻器件,低的接觸電阻能夠產生較低的熱量并且能夠使器件的可靠性較高，所以歐姆接觸工藝屬于氮化鎵場效應晶體管的關鍵工藝。

技術實現要素：

本發明提供一種氮化鎵場效應晶體管的制作方法及氮化鎵場效應晶體管，以提供可靠性較高的氮化鎵場效應晶體管。

本發明第一個方面提供一種氮化鎵場效應晶體管的制作方法，包括：

在氮化鎵基底上形成鈍化層；

在所述鈍化層中形成歐姆接觸電極，所述歐姆接觸電極的底部接觸所述 氮化鎵基底，所述歐姆接觸電極包括自下而上依次形成的ti層、alsi層和mo層；

在所述鈍化層中和所述氮化鎵基底中形成柵極，所述柵極的底部位于所述氮化鎵基底中。

本發明另一個方面提供一種氮化鎵場效應晶體管，包括：

氮化鎵基底；

鈍化層，形成在所述氮化鎵基底上；

歐姆接觸電極，形成于所述鈍化層中，所述歐姆接觸電極的底部接觸所述氮化鎵基底，所述歐姆接觸電極包括自下而上依次形成的ti層、alsi層和mo層；

柵極，形成于所述鈍化層中，所述柵極的底部位于所述氮化鎵基底中。

由上述技術方案可知，本發明提供的氮化鎵場效應晶體管的制作方法及氮化鎵場效應晶體管，采用包括ti層、alsi層和mo層的歐姆接觸電極，由于alsi作為歐姆接觸電極中的一部分，其能夠得到較低的歐姆接觸電阻，例如比現有技術中的al更容易得到較低的歐姆接觸電阻，而mo作為勢壘金屬，其硬度使得歐姆接觸電極在經過退火工藝之后幾乎不會產生變形，因此可使氮化鎵場效應晶體管的表面有更好的形貌，進而能夠提高歐姆接觸電阻的可靠性，改善氮化鎵場效應晶體管的整體性能。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作一簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為根據本發明一實施例的氮化鎵場效應晶體管的制作方法的制作方法；

圖2a至圖2g為根據本發明另一實施例的氮化鎵場效應晶體管的制作方法的制作方法中各個步驟的剖面結構示意圖；

圖3為根據本發明再一實施例的氮化鎵場效應晶體管的結構示意圖。

具體實施方式

為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。

實施例一

本實施例提供一種氮化鎵場效應晶體管的制作方法，用于制作氮化鎵場效應晶體管。

如圖1所示，為根據本實施例的氮化鎵場效應晶體管的制作方法的流程示意圖。該氮化鎵場效應晶體管的制作方法包括：

步驟101，在氮化鎵基底上形成鈍化層。

該氮化鎵基底可以是現有技術中任意一種用于制作氮化鎵場效應晶體管的基底。本實施例中該氮化鎵基底可以包括自下而上依次形成的si襯底、gan層和algan層。

本實施例的鈍化層用于保護金屬表面不易被氧化，進而延緩金屬的腐蝕速度，能夠提高半導體器件的可靠性。該鈍化層的材料可以采用現有技術中用于形成氮化鎵場效應晶體管的任一種材料，例如采用si3n4。

步驟102，在鈍化層中形成歐姆接觸電極，歐姆接觸電極的底部接觸氮化鎵基底，歐姆接觸電極包括自下而上依次形成的ti層、alsi層和mo層。

該步驟具體可以是：

在鈍化層中形成歐姆接觸孔，露出氮化鎵基底；

在鈍化層上和歐姆接觸孔中依次沉積ti材料層、alsi材料層和mo材料層；

對ti(鈦)材料層、alsi(硅化鋁)材料層和mo(鉬)材料層進行光刻，形成歐姆接觸電極，歐姆電極的頂部高于鈍化層。

更為具體地，可以采用磁控濺射的方法在歐姆接觸孔中依次沉積ti層、alsi層和mo層。

步驟103，在鈍化層中和氮化鎵基底中形成柵極，柵極的底部位于氮化鎵基底中。

例如，若氮化鎵基底包括自下而上依次形成的si襯底、gan層和algan層，則柵極的底部可以位于algan層中。

根據本實施例的氮化鎵場效應晶體管的制作方法，采用包括ti層、alsi層和mo層的歐姆接觸電極，由于alsi作為歐姆接觸電極中的一部分，其能夠得到較低的歐姆接觸電阻，例如比現有技術中的al更容易得到較低的歐姆接觸電阻，而mo作為勢壘金屬，其硬度使得歐姆接觸電極在經過退火工藝之后幾乎不會產生變形，因此可使氮化鎵場效應晶體管的表面有更好的形貌，進而能夠提高歐姆接觸電阻的可靠性，改善氮化鎵場效應晶體管的整體性能。

實施例二

本實施例對上述實施例的氮化鎵場效應晶體管的制作方法做進一步補充說明。如圖2a至2g所示，為根據本實施例的氮化鎵場效應晶體管的制作方法中各個步驟的剖面結構示意圖。

如圖2a所示，在氮化鎵基底201上形成鈍化層202。

本實施例中，氮化鎵基底包括自下而上依次形成的si襯底2011、gan層2012和algan層2013。具體可以在algan層2013的勢壘層表面形成一層si3n4層作為鈍化層202。

如圖2b所示，在鈍化層202中形成歐姆接觸孔203，露出基底201。

在形成歐姆接觸孔203之后，還可以對歐姆接觸孔203進行表面處理。

舉例來說，可以用采用干法刻蝕鈍化層202，刻蝕氣體為sf6(sulfurhexafluoride，六氟化硫)，刻蝕功率為10w，刻蝕壓強為100mt。此外，可以用采用氫氟酸液體、氨水和鹽酸的混合液體對歐姆接觸孔進行表面處理，其中氫氟酸液體是稀釋的氫氟酸(dilutedhf)。如2b所示的兩個歐姆接觸孔203，其中一個可以作為源端接觸孔，另外一個作為漏端接觸孔。

該步驟2b所形成的半導體器件為第一器件210。

如圖2c所示，在第一器件210上依次沉積ti層、alsi層和mo層，形成歐姆金屬材料層204。

具體可以采用磁控濺射工藝在第一器件210上沉積各層金屬以形成金屬材料層204。

如圖2d所示，對歐姆金屬材料層204進行光刻、刻蝕等工藝，形成歐姆接觸電極205。

在形成歐姆接觸電極205之后，可以進行退火工藝，進行形成歐姆接觸良好的歐姆接觸電極205。該退火工藝具體可以是在840℃的條件下，在n2環境下退火30秒。

如圖2e所示，在氮化鎵基底201和鈍化層202中形成柵極孔206。

該柵極孔206與歐姆接觸電極205間隔設置。舉例來說，可以采用干法刻蝕si3n4層202和部分algan層2013，形成柵極孔206。然后，采用鹽酸(hcl)清洗該柵極孔206。

如圖2f所示，在柵極孔206中形成柵介質層207。

舉例來說，可以采用等離子體增強化學氣相沉積(plasmaenhancedchemicalvapordeposition，pecvd)在柵極孔206中形成柵介質層207。采用si3n4作為柵介質層207的材料，其介電常數較高，與氮化鎵襯底201間具有良好的界面和高熱穩定性，能夠保證氮化鎵場效應晶體管的可靠性。

如圖2g所示，在柵介質層207上形成柵極金屬208。

該柵極金屬208可以包括多層金屬，例如采用磁控濺射鍍膜工藝，沉積依次在柵介質層207上沉積ni層和au層作為柵極金屬208的材料層，并通過對金屬的光刻、刻蝕等工藝，形成柵極金屬208。具體如何進行光刻和刻蝕工藝屬于現有技術，在此不再贅述。

根據本實施例的氮化鎵場效應晶體管的制作方法中，采用包括ti層、alsi層和mo層的歐姆接觸電極，由于alsi作為歐姆接觸電極中的一部分，其能夠得到較低的歐姆接觸電阻，例如比現有技術中的al更容易得到較低的歐姆接觸電阻，而mo作為勢壘金屬，其硬度使得歐姆接觸電極在經過退火工藝之后幾乎不會產生變形，因此可使氮化鎵場效應晶體管的表面有更好的形貌，進而能夠提高歐姆接觸電阻的可靠性，改善氮化鎵場效應晶體管的整體性能。此外，通過對歐姆接觸孔203和柵極接觸孔206分別進行清洗，能夠去除歐姆接觸孔203和柵極接觸孔206中的雜質，進而避免這些雜質影響氮化鎵場效應晶體管的性能，保證了氮化鎵場效應晶體管的可靠性。

實施例三

本實施例提供一種氮化鎵場效應晶體管，例如采用實施例一或實施例二的制作方法形成本實施例的氮化鎵場效應晶體管。

如圖3所示，為根據本實施例的氮化鎵場效應晶體管的結構示意圖。該 氮化鎵場效應晶體管包括氮化鎵基底301、鈍化層302、歐姆接觸電極303和柵極。

其中，鈍化層302形成在氮化鎵基底301上；歐姆接觸電極303形成于鈍化層302中，歐姆接觸電極303的底部接觸氮化鎵基底301，歐姆接觸電極303包括自下而上依次形成的ti層、alsi層和mo層；柵極形成于鈍化層302中，柵極的底部位于氮化鎵基底301中，如圖3所示，柵介質層3041的底部位于氮化鎵基底301中。

可選地，本實施例的柵極包括自下而上依次形成的柵介質層3041和柵極金屬3042。例如，首先沉積形成柵介質層3041，然后在柵介質層3041上采用磁控濺射方式形成柵極金屬3042。其中，柵介質層3041的材料可以為si3n4，柵極金屬3042的材料可以包括自下而上依次形成的ni層和au層

可選地，氮化鎵基底301包括自下而上依次形成的si襯底、gan層和algan層。

可選地，鈍化層302的材料為si3n4。

根據本實施例的氮化鎵場效應晶體管，通過采用包括ti層、alsi層和mo層的歐姆接觸電極，由于alsi作為歐姆接觸電極中的一部分，其能夠得到較低的歐姆接觸電阻，例如比現有技術中的al更容易得到較低的歐姆接觸電阻，而mo作為勢壘金屬，其硬度使得歐姆接觸電極在經過退火工藝之后幾乎不會產生變形，因此可使氮化鎵場效應晶體管的表面有更好的形貌，進而能夠提高歐姆接觸電阻的可靠性，改善氮化鎵場效應晶體管的整體性能。

本領域普通技術人員可以理解：實現上述方法實施例的全部或部分步驟可以通過程序指令相關的硬件來完成，前述的程序可以存儲于一計算機可讀取存儲介質中，該程序在執行時，執行包括上述方法實施例的步驟；而前述的存儲介質包括：rom、ram、磁碟或者光盤等各種可以存儲程序代碼的介質。

最后應說明的是：以上實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對其限制；盡管參照前述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，或者對其中部分技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并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范圍。