[發明專利]MOS-HEMT器件及其制作方法

有效

• 申請號: 201110221372.3
• 申請日: 2011-08-03
• 公開（公告）號: CN102916043A
• 公開（公告）日: 2013-02-06
• 發明（設計）人: 劉洪剛;盧力;常虎東;孫兵
• 申請（專利權）人: 中國科學院微電子研究所
• 主分類號: H01L29/778
• 分類號: H01L29/778;H01L29/10;H01L21/335
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 逯長明

技術領域

本發明涉及半導體器件制作工藝技術領域，更具體地說，涉及一種MOS-HEMT器件及其制作方法。

背景技術

HEMT(高電子遷移率晶體管)是一種異質結(III-V族化合物半導體所獨特的特征)場效應晶體管，由于其是寬禁帶材料摻雜，載流子擴散到不摻雜的窄禁帶層，在不摻雜的異質結界面形成溝道，以實現溝道中的載流子與摻雜區的分離，從而得到很高的遷移率，適宜做高速、低功率N溝道晶體管。這種具有異質結結構的HEMT與MOSFET(金屬氧化物半導體場效應晶體管)相結合可形成MOS-HEMT(金屬氧化物半導體-高電子遷移率晶體管)，所述MOS-HEMT相對HEMT器件來說，具有柵泄露電流小、擊穿電壓高的優點。

參考圖1，圖1為現有技術中常見的一種MOS-HEMT器件的結構示意圖，在該MOS-HEMT器件中，源極2和漏極3分別位于柵極1的兩側，且柵極1的表面高于源極2和漏極3的表面，因此，這種結構使得柵極1離源極2和漏極3之間的溝道太遠，所以使得柵控能力較弱；而且，對于深亞微米的MOS-HEMT器件，所述柵極的形成需要電子束光刻來實現，而電子束光刻所需的設備較昂貴，這就使得成本較高，且進行電子束光刻所耗費的時間較長，從而使得生產效率較低。

基于上述MOS-HEMT器件中柵控能力較弱的缺點，現有工藝中出現了另一種MOS-HEMT器件結構，參考圖2，在該結構中，源極4和漏極5之間形成有凹柵槽6，凹柵槽6底部具有柵介質層8，柵介質層8上具有柵極7，由于柵極7位于凹柵槽6內，因此，柵極7距離溝道較近，從而可提高器件的柵控能力。但是，此種結構在深亞微米的技術中，所述柵極的形成過程仍然需要通過電子束光刻來形成，因此，生產效率較低、成本較高。

發明內容

有鑒于此，本發明提供一種MOS-HEMT器件及其制作方法，該方法不僅可使MOS-HEMT器件的柵控能力增強，而且可通過光學光刻來形成柵極，從而可提高生產效率、降低生產成本。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種MOS-HEMT器件制作方法，該方法包括：

提供襯底，所述襯底上具有異質結結構，所述異質結結構包括：依次位于襯底上的緩沖層、溝道層、勢壘層和帽層；

在所述帽層上依次形成第一金屬層和第一介質層；

在所述襯底上形成源極和漏極；

依次刻蝕所述第一介質層、第一金屬層、帽層和預設厚度的勢壘層，形成柵溝槽；

在所述襯底上形成第二介質層，所述第二介質層覆蓋第一介質層表面，且覆蓋所述柵溝槽的底部及側壁；

在柵溝槽內填充柵極材料，從而形成柵極。

優選的，上述方法中，在所述襯底上形成源極和漏極，具體包括：

在所述第一介質層上形成具有臺面圖案的光刻膠層；

以所述具有臺面圖案的光刻膠層為掩膜依次刻蝕所述第一介質層、第一金屬層、帽層、勢壘層和溝道層，形成臺面隔離區；

在所述第一介質層上形成具有源區和漏區圖案的光刻膠層；

以所述具有源區和漏區圖案的光刻膠層為掩膜刻蝕所述第一介質層，形成源區和漏區；

在所述臺面隔離區、源區和漏區處形成第二金屬層，即形成了源極和漏極。

優選的，上述方法中，依次刻蝕所述第一介質層、第一金屬層、帽層和預設厚度的勢壘層，形成柵溝槽，具體包括：

在所述第一介質層上形成具有柵溝槽圖案的光刻膠層；

以所述具有柵溝槽圖案的光刻膠層為掩膜依次刻蝕掉對應柵溝槽區的第一介質層和第一金屬層；

以柵溝槽區外的第一介質層為掩膜對所述第一金屬層進行側向刻蝕；

以柵溝槽區外的第一介質層為掩膜對所述帽層進行刻蝕；

以柵溝槽區外的第一介質層為掩膜刻蝕掉預設厚度的勢壘層，從而形成柵溝槽。

優選的，上述方法中，在所述襯底上形成第二介質層采用原子層沉積工藝。

優選的，上述方法中，所述第二金屬層采用蒸發或濺射的方式而形成；且所述第二金屬層包括依次形成的Ni、Ge、Au，或者，依次形成的Ti、Pt、Au。

優選的，上述方法中，形成臺面隔離區時采用反應離子刻蝕工藝或感應耦合等離子體刻蝕工藝。

優選的，上述方法中，形成源區和漏區時采用濕法腐蝕工藝。

優選的，上述方法中，對所述第一金屬層進行側向刻蝕及對所述帽層進行刻蝕均采用選擇性濕法腐蝕工藝。