[發明專利]基于倒置工藝的射頻功率管及其形成方法

有效

• 申請號: 201210331121.5
• 申請日: 2012-09-07
• 公開（公告）號: CN102867753A
• 公開（公告）日: 2013-01-09
• 發明（設計）人: 呂宏鳴;肖柯;吳華強;錢鶴;伍曉明
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: H01L21/336
• 分類號: H01L21/336;H01L29/78;H01L21/28;H01L29/45
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 張大威

技術領域

本發明半導體技術領域，特別涉及一種基于倒置工藝的射頻功率管及其形成方法。

背景技術

在放大電路中擔任末級輸出的器件叫基于倒置工藝的射頻功率管。現有射頻功率管多為多個硅基場效應管并聯而成，但由于受到溝道層材料的遷移率的限制，射頻功率管性能提升空間有限。因此，研發新型材料、新型結構的射頻功率管成為研究熱點。

近年來，研究表明石墨烯材料具有本征載流子遷移率高、強場漂移速度高、電流承載能力高（比金屬高一個數量級）、面內熱導率高等優異性能特點。又因為該材料具有規模化制備材料的潛力，有望成為目前的Si基COMS的附加技術，廣泛應用于半導體技術領域。

現有技術中的石墨烯場效應管的形成方法為：首先在SiO₂的介質層上形成石墨烯薄膜，隨后在石墨烯薄膜上形成高介電常數（High-K）介質材料的柵極介質層，隨后在柵極介質層上形成柵極以及在石墨烯薄膜上形成源極和漏極。該方法最終得到源漏柵極位于上方、溝道層位于下方的正置結構。其缺點是：在石墨烯薄膜上形成High-K介質材料的柵氧化層比較困難，往往因為引入離子修飾成難以做到較小的等效氧化厚度(equivalent?oxide?thinness，EOT)，所以難于提高柵控能力；在石墨烯薄膜上同時形成柵極、源極和漏極的過程中，工藝精確度難以得到保證；以及最終得到的器件的源漏接觸的電阻較大。石墨烯薄膜上承載過多工藝步驟對于保護其優良電學性能不利，例如多次光刻過程中光刻膠對石墨烯性能的惡化，以及可能的濕法刻蝕對High-K材料性能的惡化等等。

發明內容

本發明的目的旨在至少解決上述技術缺陷之一。

為此，本發明的一個目的在于提出一種基于倒置工藝的射頻功率管的形成方法，該方法采用倒置工藝，易于實現、穩定可靠。

本發明的另一目的在于提出一種基于倒置工藝的射頻功率管，該器件具有倒置結構，源漏接觸小、柵控能力強。

為達到上述目的，本發明的實施例公開了一種基于倒置工藝的射頻功率管的形成方法，包括以下步驟：提供襯底；在所述襯底之上形成過渡層；在所述過渡層之上形成連接線，所述連接線包括源極連接線、漏極連接線和柵極連接線；在所述過渡層之上形成層間介質層，所述層間介質層填充在所述連接線之間；在所述層間介質層之上形成金屬接觸層，所述金屬接觸層與所述連接線相連；刻蝕所述金屬接觸層以形成互相平行的N個源極、N個漏極和2N-1個柵極，其中，所述源極、柵極和漏極按照源極-柵極-漏極-柵極的順序依次相鄰排列，N個所述源極與源極連接線相連，N個所述漏極與漏極連接線相連，2N-1個所述柵極與所述柵極連接線相連，其中N為正整數；在所述柵極之上形成柵極介質層；以及在所述源極、漏極、和柵極介質層之上形成石墨烯薄膜作為所述基于倒置工藝的射頻功率管的溝道層。

在本發明的基于倒置工藝的射頻功率管的形成方法的優選實施例中，所述過渡層為通過熱氧化形成的SiO₂。

在本發明的基于倒置工藝的射頻功率管的形成方法的優選實施例中，所述層間介質層為通過沉積形成的SiO₂。

在本發明的基于倒置工藝的射頻功率管的形成方法的優選實施例中，還包括：在所述過渡層之上形成所述連接線的同時，在所述過渡層之上形成無源器件。

在本發明的基于倒置工藝的射頻功率管的形成方法的優選實施例中，所述柵極介質層為高介電常數材料Al₂O₃、HfO₂或HfSiON。

在本發明的基于倒置工藝的射頻功率管的形成方法的優選實施例中，所述源極、漏極和柵極在同一平面上。

在本發明的基于倒置工藝的射頻功率管的形成方法的優選實施例中，通過Cu襯底上CVD后化學濕法轉移，或者Pt襯底上CVD后電化學法轉移以形成所述石墨烯薄膜。

在本發明的基于倒置工藝的射頻功率管的形成方法的優選實施例中，還包括步驟：蒸發歐姆接觸電阻，以使在所述源極和漏極上形成歐姆接觸。