[發(fā)明專利]一種氮化鎵基場效應(yīng)晶體管及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510057890.4
• 申請日: 2015-02-04
• 公開（公告）號: CN104701364B
• 公開（公告）日: 2017-12-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）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;H01L29/43;H01L29/06;H01L21/337
• 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

1.一種氮化鎵基場效應(yīng)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、氮化鋁鎵(AlGaN)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，其特征在于：所述柵極是由導(dǎo)電類鉆碳(Diamond-like carbon；DLC)制成，所述導(dǎo)電DLC中，sp2鍵的含量大于50％；所述導(dǎo)電DLC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。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氮化鎵基場效應(yīng)晶體管，其特征在于：還包括一設(shè)置于所述氮化鋁鎵層上所述源極和漏極之間的絕緣層，所述柵極設(shè)置于所述絕緣層上；所述絕緣層是Gd₂O₃、Pr₂O₃、La₂O₃、HfO₂、ZrO₂、Al₂O₃、Y₂O₃、Sc₂O₃、Er₂O₃、Ta₂O₅、HfZrO、AlLaO₃或Nb₂O₅。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的氮化鎵基場效應(yīng)晶體管，其特征在于：所述氮化鋁鎵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。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氮化鎵基場效應(yīng)晶體管，其特征在于：還包括一設(shè)置于所述氮化鋁鎵層上方并至少覆蓋所述源極、漏極及柵極部分表面的鈍化層，所述鈍化層是SiO₂、SiN_x或絕緣DLC，其中所述絕緣DLC中，sp2鍵的含量小于20％。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氮化鎵基場效應(yīng)晶體管，其特征在于：所述源極、漏極和柵極頂端分別設(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。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的氮化鎵基場效應(yīng)晶體管，其特征在于：還包括有設(shè)置于所述柵極和所述加厚電極之間的金屬電極層，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。

7.一種氮化鎵基場效應(yīng)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)層及氮化鋁鎵(AlGaN)層；

(2)于氮化鋁鎵層表面上形成源極和漏極；

(3)于源極和漏極之間的區(qū)域形成導(dǎo)電類鉆碳的柵極，其中所述導(dǎo)電類鉆碳sp2鍵的含量大于50％；

(4)沉積一鈍化層，所述鈍化層覆蓋所述氮化鋁鎵層、源極、柵極和漏極；

(5)于所述源極、柵極和漏極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氮化鋁鎵(AlGaN)層表面的兩個(gè)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：所述導(dǎo)電類鉆碳是采用磁控濺鍍、離子蒸鍍、電弧離子蒸鍍或化學(xué)氣相沉積的方法沉積于氮化鋁鎵(AlGaN)層表面上形成所述柵極。

10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制備方法，其特征在于：還包括于所述源極和漏極之間所述氮化鋁鎵層的表面上形成一絕緣層的步驟，所述導(dǎo)電類鉆碳是采用磁控濺鍍、離子蒸鍍、電弧離子蒸鍍或化學(xué)氣相沉積的方法沉積于絕緣層表面上形成所述柵極。

11.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的制備方法，其特征在于：還包括于所述氮化鋁鎵層的表面上干法蝕刻形成一溝槽的步驟，所述導(dǎo)電類鉆碳設(shè)置于所述溝槽上形成所述柵極。

12.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制備方法，其特征在于：步驟(3)中，還包括于所述柵極頂端沉積一金屬電極層的子步驟。