[發(fā)明專利]一種雙凹槽場(chǎng)板結(jié)構(gòu)氮化物高電子遷移率晶體管制造方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110269077.5
• 申請(qǐng)日: 2011-09-13
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102315124A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-01-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 任春江;陳堂勝;劉海琪;余旭明
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第五十五研究所
• 主分類號(hào): H01L21/335
• 分類號(hào): H01L21/335
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體器件的制造方法，特別涉及一種凹槽柵場(chǎng)板結(jié)構(gòu)鋁鎵氮化合物(AlGaN)/氮化鎵(GaN)高電子遷移率晶體管(HEMT)的制造方法。

背景技術(shù)

固態(tài)化即采用半導(dǎo)體固態(tài)器件是微波功率放大器的發(fā)展趨勢(shì)，采用半導(dǎo)體固態(tài)器件能夠有效的減小諸如雷達(dá)等系統(tǒng)的體積，并提高可靠性。基于Si和GaAs等傳統(tǒng)半導(dǎo)體的電子器件在輸出功率密度、耐高溫及抗輻射等方面都受到很大限制，因而需要尋找新型半導(dǎo)體材料來(lái)替代Si和GaAs等。GaN屬于新型寬帶隙半導(dǎo)體材料，基于它的AlGaN/GaN?HEMT在輸出功率密度、耐高溫及抗輻射上與基于Si和GaAs的器件相比具有相當(dāng)大的優(yōu)勢(shì)，因而AlGaN/GaN?HEMT近年來(lái)成為國(guó)際上研究的熱點(diǎn)。

從Khan等人公開(kāi)第一只具有直流特性的AlGaN/GaN?HEMT(Khan?et?al.Applied?Physics?Letters，vol.63，no.9，pp.1214-1215，1993.)和第一只具有微波特性的AlGaN/GaN?HEMT(Khan?et?al.Applied?Physics?Letters，Vol.65，no.9，pp.1121-1123，Aug.1994.)以來(lái)，AlGaN/GaN?HEMT器件性能特別是微波功率輸出能力得到飛速提高。目前，公開(kāi)的小尺寸AlGaN/GaN?HEMT在X波段的輸出功率密度可達(dá)30W/mm以上(Wu?et?al.IEEE?Electron?Device?Lett.，Vol.25，No.3，pp.117-119，2004.)，甚至在毫米波段也能達(dá)到10W/mm以上(Palacios?et?al.IEEE?Electron?Device?Lett.，Vol.26，No.11，pp.781-783，2005.)，AlGaN/GaN?HEMT性能得到飛速提高的原因包括材料質(zhì)量的提高和器件工藝的改進(jìn)，特別是各種新器件結(jié)構(gòu)的采用。

為提高器件性能，場(chǎng)板結(jié)構(gòu)被應(yīng)用到了AlGaN/GaN?HEMT的制造中(Ando?et?al.IEEE?Electron?Device?Lett.，Vol.24，No.5，pp.289-291，2003.)，場(chǎng)板結(jié)構(gòu)將降低器件溝道中靠漏一側(cè)的電場(chǎng)強(qiáng)度，從而能夠提高器件擊穿電壓同時(shí)抑制器件的電流崩塌，電流崩塌是影響AlGaN/GaN微波功率性能發(fā)揮的一個(gè)重要原因。參照?qǐng)D1所示為一種常用的采用場(chǎng)板結(jié)構(gòu)的AlGaN/GaN?HEMT，該HEMT包括半絕緣SiC襯底101，在襯底上依次通過(guò)金屬有機(jī)化合物化學(xué)氣相淀積(MOCVD)或其他合適外延方法外延生長(zhǎng)的AlN成核層102、GaN緩沖層103及勢(shì)壘層104，在GaN緩沖層103和勢(shì)壘層104界面靠近GaN緩沖層103形成二維電子氣(2DEG)層105，源歐姆接觸電極106以及漏歐姆接觸電極107制作在勢(shì)壘層104上，位于勢(shì)壘層104上方帶有場(chǎng)板結(jié)構(gòu)柵電極109，以及位于源、漏歐姆接觸電極之間的勢(shì)壘層104上的鈍化介質(zhì)層108。

場(chǎng)板結(jié)構(gòu)的引入提高了AlGaN/GaN?HEMT的性能，但是不利的一面是增加了柵漏間的反饋電容，這將降低器件功率增益，為補(bǔ)償場(chǎng)板引入導(dǎo)致的增益降低，日本NEC公司引入了凹槽柵來(lái)增大器件的跨導(dǎo)(Okamoto?et?al.IEEE?Trans.Microw.Theory?Tech.，Vol.52，No.11，pp.2536-2540.)，從而提高器件的增益，以彌補(bǔ)場(chǎng)板結(jié)構(gòu)引入所帶來(lái)的增益下降問(wèn)題。圖2所示為一種常用的采用了凹槽柵和場(chǎng)板結(jié)構(gòu)的AlGaN/GaN?HEMT，該HEMT包括半絕緣SiC襯底201，在襯底上依次通過(guò)金屬有機(jī)化合物化學(xué)氣相淀積(MOCVD)或其他合適外延方法外延生長(zhǎng)的AlN成核層202、GaN緩沖層203及勢(shì)壘層204，在GaN緩沖層203和勢(shì)壘層204界面靠近GaN緩沖層203形成二維電子氣(2DEG)層205，源歐姆接觸電極206以及漏歐姆接觸電極207制作在勢(shì)壘層204上，帶場(chǎng)板柵電極209位于在勢(shì)壘層204上形成的凹槽上，并與凹槽的兩側(cè)壁相連，鈍化介質(zhì)層208位于源、漏歐姆接觸電極之間的勢(shì)壘層204上。