[發(fā)明專利]氮化鎵場效應(yīng)晶體管的制作方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610178259.4
• 申請(qǐng)日: 2016-03-25
• 公開（公告）號(hào): CN107230706A
• 公開（公告）日: 2017-10-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉美華;孫輝;林信南;陳建國
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京大學(xué);北大方正集團(tuán)有限公司;深圳方正微電子有限公司
• 主分類號(hào): H01L29/45
• 分類號(hào): H01L29/45;H01L21/335;H01L21/285
• 代理公司: 北京同立鈞成知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11205
• 代理人: 張蓮蓮,劉芳

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)，尤其涉及一種氮化鎵場效應(yīng)晶體管的制作方法。

背景技術(shù)

隨著高效完備的功率轉(zhuǎn)換電路和系統(tǒng)需求的日益增加，具有低功耗和高速特性的功率器件最近吸引了很多關(guān)注。GaN是第三代寬禁帶半導(dǎo)體材料，由于其具有大禁帶寬度(3.4eV)、高電子飽和速率(2e⁷cm/s)、高擊穿電場(1e¹⁰-3e¹⁰V/cm)、較高熱導(dǎo)率、耐腐蝕和抗輻射等性能，在高壓、高頻、高溫、大功率和抗輻照環(huán)境條件下具有較強(qiáng)的優(yōu)勢，被認(rèn)為是研究短波光電子器件和高壓高頻率大功率器件的最佳材料。因此，以氮化鎵為基底材料的氮化鎵場效應(yīng)晶體管(Gallium Nitride Field-effect Transistor)具有好的散熱性能、高的擊穿電場、高的飽和速度，氮化鎵場效應(yīng)晶體管在大功率高頻能量轉(zhuǎn)換和高頻微波通訊等方面有著遠(yuǎn)大的應(yīng)用前景。

但是，制作氮化鎵場效應(yīng)晶體管所必須的高溫退火工藝會(huì)使歐姆電極中的某些金屬層(例如Al)的表面粗糙而且邊緣形貌很差，而邊緣電場又較強(qiáng)，從而造成氮化鎵場效應(yīng)晶體管耐壓的均一性很差，還有可能對(duì)氮化鎵場效應(yīng)晶體管的可靠性會(huì)造成危害。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種氮化鎵場效應(yīng)晶體管的制作方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中的高溫退火工藝導(dǎo)致歐姆電極中的某些金屬層的表面粗糙而且邊緣形貌很差的問題。

本發(fā)明第一個(gè)方面提供一種氮化鎵場效應(yīng)晶體管的制作方法，包括：

在氮化鎵基底上形成鈍化層；

在所述鈍化層中形成歐姆金屬層，所述歐姆金屬層的底部接觸所述氮化鎵基底；

進(jìn)行第一退火工藝，以使所述歐姆金屬層與所述氮化鎵基底之間形成歐姆接觸， 所述第一退火工藝的退火溫度大于或等于760攝氏度且小于或等于800攝氏度；

進(jìn)行第二退火工藝，形成歐姆電極，所述第二退火工藝的退火溫度大于或等于790攝氏度且小于或等于830攝氏度。

根據(jù)如上所述的氮化鎵場效應(yīng)晶體管的制作方法，可選地，所述第一退火工藝的退火溫度為780攝氏度，在N₂氣環(huán)境下退火30-35秒。

根據(jù)如上所述的氮化鎵場效應(yīng)晶體管的制作方法，可選地，所述第二退火工藝的退火溫度為810攝氏度，在N₂氣環(huán)境下退火30-35秒。

根據(jù)如上所述的氮化鎵場效應(yīng)晶體管的制作方法，可選地，在形成歐姆電極之后，還包括：

在所述氮化鎵基底和所述鈍化層中形成柵極孔；

在所述柵極孔中形成氧化鋯柵介質(zhì)層；

在所述氧化鋯柵介質(zhì)層上形成柵極。

根據(jù)如上所述的氮化鎵場效應(yīng)晶體管的制作方法，可選地，在所述氮化鎵基底和所述鈍化層中形成柵極孔之后且在所述柵極孔中形成氧化鋯柵介質(zhì)層之前，還包括：

采用鹽酸清洗所述柵極孔。

根據(jù)如上所述的氮化鎵場效應(yīng)晶體管的制作方法，可選地，在所述鈍化層中形成歐姆金屬層包括：

在所述鈍化層中形成歐姆接觸孔，露出所述基底；

對(duì)所述歐姆接觸孔進(jìn)行表面處理；

在所述歐姆接觸孔中沉積金屬，形成所述歐姆金屬層。

根據(jù)如上所述的氮化鎵場效應(yīng)晶體管的制作方法，可選地，所述對(duì)所述歐姆接觸孔進(jìn)行表面處理包括：

采用氫氟酸液體、氨水和鹽酸的混合液體對(duì)所述歐姆接觸孔進(jìn)行表面處理。

根據(jù)如上所述的氮化鎵場效應(yīng)晶體管的制作方法，可選地，所述歐姆金屬層包括從下而上依次形成的Ti層、Al層、Ti層和TiN層。

根據(jù)如上所述的氮化鎵場效應(yīng)晶體管的制作方法，可選地，所述氮化鎵基底包括自下而上依次形成的Si襯底、GaN層和AlGaN層。

根據(jù)如上所述的氮化鎵場效應(yīng)晶體管的制作方法，可選地，所述鈍化層的材料為Si₃N₄。

由上述技術(shù)方案可知，本發(fā)明提供的氮化鎵場效應(yīng)晶體管的制作方法，形成歐姆電極時(shí)進(jìn)行兩次退火工藝，且每次退火工藝的溫度均不高于830攝氏度，這樣，通過兩次退火工藝，第一次退火工藝形成良好的歐姆接觸，第二次退火工藝用于形成良好形貌的歐姆電極，既能夠避免傳統(tǒng)的高溫退火工藝導(dǎo)致的氮化鎵場效應(yīng)晶體管的表面粗糙而且邊緣形貌很差的問題，又能夠恢復(fù)晶體的結(jié)構(gòu)和消除缺陷，形成良好的歐姆接觸以及較好的邊緣形貌，使得氮化鎵場效應(yīng)晶體管耐壓的均一性好，可靠性高。

附圖說明