[發(fā)明專利]一種基于增強型柵極結(jié)構(gòu)的晶體管及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510057880.0
• 申請日: 2015-02-04
• 公開（公告）號: CN104701363B
• 公開（公告）日: 2018-08-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 葉念慈;徐宸科;林科闖
• 申請（專利權(quán)）人: 廈門市三安集成電路有限公司
• 主分類號: H01L29/778
• 分類號: H01L29/778;H01L29/423;H01L29/43;H01L21/28;H01L21/314;H01L21/335
• 代理公司: 廈門市首創(chuàng)君合專利事務(wù)所有限公司 35204
• 代理人: 連耀忠

1.一種基于增強型柵極結(jié)構(gòu)的晶體管，包括有由下至上依次層疊的襯底、緩沖層、氮化鎵(GaN)層、勢壘層，及設(shè)置于氮化鋁鎵層上的源極、漏極和位于兩者之間的柵極，所述勢壘層是AlGaN或InAlGaN，其特征在于：所述柵極是p型Al_1-xGa_xN(0≤x≤1)或p型In_1-y-zGa_yAl_zN(0≤y≤1；0≤z≤1)，于所述柵極上還設(shè)置有一類鉆碳(Diamond-like carbon；DLC)層，所述DLC中sp2鍵的含量大于50％。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于增強型柵極結(jié)構(gòu)的晶體管，其特征在于：所述DLC層是p型摻雜DLC，摻雜有小于5wt％的硼(B)、鋁(Al)、銦(In)中的一種或其組合。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于增強型柵極結(jié)構(gòu)的晶體管，其特征在于：還包括一設(shè)置于所述勢壘層上方并至少覆蓋所述源極、漏極、柵極及導(dǎo)電DLC層部分表面的鈍化層，所述鈍化層是SiO₂、SiN或絕緣DLC，其中所述絕緣DLC中，sp2鍵的含量小于20％。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于增強型柵極結(jié)構(gòu)的晶體管，其特征在于：所述源極、漏極和DLC層頂端分別設(shè)置有加厚電極，所述加厚電極選自Ti/Au、Ti/Al、Ti/Pt/Au或Cr/Au的多金屬層。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于增強型柵極結(jié)構(gòu)的晶體管，其特征在于：所述DLC層的上表面還設(shè)置有金屬電極層，所述加厚電極設(shè)置于金屬電極層上，其中所述金屬電極層是Ti、Ni、Cu、Al、Pt、W、Mo、Cr、Au或上述金屬的組合層。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于增強型柵極結(jié)構(gòu)的晶體管，其特征在于：所述勢壘層的上表面部分下凹形成溝槽，所述柵極設(shè)置于所述溝槽上。

7.一種基于增強型柵極結(jié)構(gòu)的晶體管的制備方法，包括以下步驟：

(1)于一襯底上依次外延形成緩沖層、氮化鎵(GaN)層及勢壘層；

(2)于勢壘層表面上形成源極和漏極；

(3)于勢壘層上源極和漏極之間的區(qū)域沉積柵極外延，其中所述柵極是p型Al_1-xGa_xN(0≤x≤1)或p型In_1-y-zGa_yAl_zN(0≤y≤1；0≤z≤1)；

(4)于柵極上形成DLC層，其中所述DLC中sp2鍵的含量大于50％；

(5)沉積一鈍化層，所述鈍化層覆蓋于步驟(4)形成的結(jié)構(gòu)上方；

(6)于所述源極、漏極和DLC層的頂端開窗鍍上加厚電極。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制備方法，其特征在于：步驟(2)具體包括以下步驟：

通過電子束蒸鍍的方法于所述勢壘層表面的兩個區(qū)域分別依次蒸鍍上Ti/Al/Ni/Au多金屬層，其中所述Ti/Al/Ni/Au的厚度分別是25/125/45/55nm；

于800-950℃下退火5-45秒形成歐姆接觸，形成所述源極和漏極。

9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制備方法，其特征在于：所述DLC層是采用磁控濺鍍、離子蒸鍍或化學(xué)氣相沉積的方法形成于所述柵極表面。

10.根據(jù)權(quán)利要求7或9所述的制備方法，其特征在于：還包括于所述勢壘層的表面上干法蝕刻形成一溝槽的步驟，所述柵極形成于所述溝槽上。

11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制備方法，其特征在于：步驟(4)中，還包括于DLC層頂端沉積一金屬電極層的子步驟。

12.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制備方法，其特征在于：所述柵極是通過磁控濺鍍、離子蒸鍍或化學(xué)氣相沉積的方法沉積于所述勢壘層表面上。