[發明專利]氮化鎵晶體管器件的制備方法

在審

• 申請號: 201610176587.0
• 申請日: 2016-03-25
• 公開（公告）號: CN107230618A
• 公開（公告）日: 2017-10-03
• 發明（設計）人: 劉美華;孫輝;林信南;陳建國
• 申請（專利權）人: 北京大學;北大方正集團有限公司;深圳方正微電子有限公司
• 主分類號: H01L21/335
• 分類號: H01L21/335;H01L21/28;H01L21/324;H01L29/778
• 代理公司: 北京同立鈞成知識產權代理有限公司11205
• 代理人: 孫明子,黃健

技術領域

本發明涉及半導體工藝領域，尤其涉及一種氮化鎵晶體管器件的制備方法。

背景技術

氮化鎵(GaN)是第三代寬禁帶半導體材料，由于其具有大禁帶寬度、高電子飽和速率、高擊穿電場、較高熱導率、耐腐蝕以及抗輻射性能等優點，被認為是制作短波光電子器件和高壓高頻率大功率器件的最佳材料。

由于基于GaN的AlGaN/GaN結構具有更高的電子遷移率，AlGaN/GaN高電子遷移率晶體管(High-Electron-Mobility Transistors，簡稱HEMTs)已經成為研究熱點。這是因為AlGaN/GaN異質結處會形成高濃度、高遷移率的二維電子氣(2DEG)，同時異質結對2DEG具有良好的調節作用。

通過研究發現：在HEMTs器件正偏時，從溝道注入HEMTs表面陷阱的電子會耗盡溝道里的二維電子氣電荷；在HEMTs器件反偏時，會造成器件提前擊穿，因為這些被HEMTs表面陷阱捕獲的電子會增大表面漏電，導致HEMTs器件容易出現漏電、耐壓差的問題。

發明內容

本發明提供一種氮化鎵晶體管器件的制備方法，用以解決現有氮化鎵晶體管器件容易出現漏電、耐壓差的問題。

本發明的提供一種氮化鎵晶體管器件的制備方法，包括：

制備所述氮化鎵晶體管器件的源極、漏極和柵極；

對所述柵極進行熱退火處理，以在柵極產生表面施主態。

其中，所述對所述柵極進行熱退火處理，包括：

采用300℃/2min的熱退火工藝對所述柵極進行熱退火處理。

具體的，所述制備所述氮化鎵晶體管器件的源極、漏極，包括：

在氮化鎵外延基底的表面沉積氧化層；

刻蝕所述氧化層，分別形成源極接觸孔和漏極接觸孔；

在所述源極接觸孔內、所述漏極接觸孔內，以及器件表面上沉積第一金屬層；

對所述第一金屬層進行光刻和刻蝕，形成源極和漏極。

具體的，所述氧化層為SiO₂層。

具體的，所述方法還包括：

在硅襯底層表面上依次生長氮化鎵層和氮化鎵鋁層，形成所述氮化鎵外延基底。

具體的，所述制備所述氮化鎵晶體管器件的柵極，包括：

刻蝕所述氧化層，以及部分所述氮化鎵鋁層，形成柵極接觸孔；

在所述柵極接觸孔內，以及器件表面上，沉積第二金屬層；

對所述第二金屬層進行光刻和刻蝕，形成柵極。

其中，所述氮化鎵鋁層被刻蝕的深度超過所述氮化鎵鋁層厚度的一半。

本發明提供的氮化鎵晶體管器件的制備方法，在分別形成了器件的源極、漏極和柵極后，通過對柵極進行熱退火處理，由于高溫作用使得電子填充陷阱，使得柵極處于表面施主態，從而使得器件表面陷阱減少即減少了器件界面態陷阱，其捕獲的電子將大大減少，可以顯著改善器件的漏電和耐壓現象。

附圖說明

圖1為本發明實施例一提供的氮化鎵晶體管器件的制備方法的流程示意圖；

圖2為本發明實施例二提供的氮化鎵晶體管器件的制備方法的流程示意圖；

圖3為執行實施例一的步驟201后的器件剖面結構示意圖；

圖4為執行實施例一的步驟202后的器件剖面結構示意圖；

圖5為執行實施例一的步驟203后的器件剖面結構示意圖；

圖6為執行實施例一的步驟204后的器件剖面結構示意圖；

圖7為執行實施例一的步驟205后的器件剖面結構示意圖；

圖8為執行實施例一的步驟206后的器件剖面結構示意圖；

圖9為執行實施例一的步驟208后的器件剖面結構示意圖。

具體實施方式

為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。

圖1為本發明實施例一提供的氮化鎵晶體管器件的制備方法的流程示意圖，如圖1所示，方法包括：

步驟101、制備氮化鎵晶體管器件的源極、漏極和柵極。

步驟102、對柵極進行熱退火處理，以在柵極產生表面施主態。

本實施例中，對于制備氮化鎵晶體管器件的源極、漏極和柵極，可以采用目前的成熟制備工藝，依次制備其源極、漏極和柵極，在完成柵極制備后，隨即對柵極進行熱退火處理，以使柵極表面處于施主態。