[發明專利]絕緣柵場效應晶體管及其制造方法

有效

• 申請號: 201210173384.8
• 申請日: 2012-05-30
• 公開（公告）號: CN102723358A
• 公開（公告）日: 2012-10-10
• 發明（設計）人: 程凱
• 申請（專利權）人: 程凱
• 主分類號: H01L29/423
• 分類號: H01L29/423;H01L29/78;H01L21/28;H01L21/336
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 常亮

1.一種絕緣柵場效應晶體管，其特征在于，包括：

襯底；

設于所述襯底上的氮化物晶體管結構；

所述氮化物晶體管結構上的介質層，所述介質層包括所述氮化物晶體管結構上的第一介質層、所述第一介質層上的第二介質層以及所述第二介質層上的第三介質層，

其中，所述第二介質層的材質中含有金屬，

所述介質層上定義有柵極區域及分別位于所述柵極區域兩側的兩處歐姆接觸區域，該兩處歐姆接觸區域分別貫穿所述介質層；

形成于所述柵極區域且至少部分貫穿所述介質層的凹槽；

形成于所述凹槽內的金屬柵極；

位于所述兩處歐姆接觸區域的源電極和漏電極。

2.根據權利要求1所述的絕緣柵場效應晶體管，其特征在于，所述氮化物晶體管結構包括：

位于所述襯底上的氮化物成核層；

位于所述氮化物成核層上的氮化物緩沖層；

位于所述氮化物緩沖層上的氮化物溝道層；

位于所述氮化物溝道層上的氮化物勢壘層。

3.根據權利要求2所述的絕緣柵場效應晶體管，其特征在于，所述氮化物成核層為AlInGaN，所述氮化物緩沖層為AlGaN，所述氮化物溝道層為GaN，所述氮化物勢壘層為AlInGaN。

4.根據權利要求1所述的絕緣柵場效應晶體管，其特征在于，所述第一介質層選自氮化硅、氮化鋁、硅氧氮、硅鋁氮、鋁氧氮、氧化鉿、氧化鋁鉿、氧化鈦、氧化鎳中的一種或多種的組合。

5.根據權利要求1所述的絕緣柵場效應晶體管，其特征在于，所述第二介質層中的金屬選自鋁、鎳、鈦或鎂中的一種或多種的組合。

6.根據權利要求5所述的絕緣柵場效應晶體管，其特征在于，所述第二介質層選自氮化鋁、硅鋁氮、氧化鋁、氧氮化鋁、氮化鎂、硅鎂氮、氧化鎂、氧氮化鎂、鎂鋁氮、硅鎂鋁氮或氧化鎂鋁。

7.根據權利要求1所述的絕緣柵場效應晶體管，其特征在于，所述第三介質層選自氮化硅、二氧化硅、硅鋁氮或硅氧氮。

8.根據權利要求1所述的絕緣柵場效應晶體管，其特征在于，所述的金屬柵極還具有場板結構。

9.根據權利要求1所述的絕緣柵場效應晶體管，其特征在于，所述凹槽的內壁上還沉積有附加介質層，所述金屬柵極形成于所述附加介質層上，所述附加介質層的材質選自Al₂O₃、AlON、SiN、SiON、SiO₂、HfAlO、TiO₂、NiO、HfO₂,、AlN、SiAlN中的一種或多種的組合。

10.根據權利要求1所述的絕緣柵場效應晶體管，其特征在于，所述第一介質層的厚度為0.25~50nm，所述第二介質層的厚度為0.25~50nm，所述第三介質層的厚度為1~300nm。

11.一種權利要求1所述絕緣柵場效應晶體管的制造方法，其特征在于，包括以下步驟：

提供一襯底，在所述襯底上形成氮化物晶體管結構；

在形成的氮化物晶體管結構上分別生長第一介質層、第二介質層和第三介質層，其中，所述第二介質層的材質中含有金屬，所述第三介質層上定義有柵極區域；

在所述柵極區域上形成一向氮化物晶體管結構延伸的凹槽，所述凹槽至少貫穿所述第三介質層；在所述凹槽內形成金屬柵極；

在所述柵極區域的兩側分別刻蝕所述介質層，以形成兩處歐姆接觸區域；

在所述兩處歐姆接觸區域分別形成源電極和漏電極。

12.根據權利要求11所述的絕緣柵場效應晶體管的制造方法，其特征在于，所述凹槽的形成包括采用氟基等離子體刻蝕所述第三介質層。

13.根據權利要求12所述的絕緣柵場效應晶體管的制造方法，其特征在于，所述凹槽的形成還包括采用KOH的濕法腐蝕或者是基于氯離子的干法刻蝕刻蝕所述第二介質層。

14.根據權利要求11所述的絕緣柵場效應晶體管的制造方法，其特征在于，在所述凹槽內在形成金屬柵極之前，還包括對所述凹槽底部對應的第二介質層進行氧化處理。

15.根據權利要求14所述的絕緣柵場效應晶體管的制造方法，其特征在于，所述氧化后的第二介質層和第一介質層構成復合介質層，形成絕緣柵結構。