[發明專利]低應力低氫型LPCVD氮化硅

有效

• 申請號: 201680028363.3
• 申請日: 2016-05-09
• 公開（公告）號: CN107533974B
• 公開（公告）日: 2022-03-18
• 發明（設計）人: N·S·德拉斯
• 申請（專利權）人: 德克薩斯儀器股份有限公司
• 主分類號: H01L21/318
• 分類號: H01L21/318;C23C16/34;H05K3/02
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 趙志剛;趙蓉民

1.一種氮化鎵場效應晶體管即GaN FET器件，其包括：

作為襯底的氮化鎵和氮化鋁鎵層的堆疊；

在所述堆疊上的氮化鎵的蓋層；

在所述蓋層的第一表面上的氮化硅層，所述氮化硅層具有以下特性：硅：氮原子比在3:4±2％的比率內；應力為600兆帕至1000兆帕即600MPa至1000MPa；并且氫含量小于5原子百分比；和

在所述蓋層上方的所述GaN FET的柵極，其中所述柵極在所述柵極的中心部分處與所述蓋層的第一表面直接接觸并且在所述柵極的末端部分處部分地重疊所述氮化硅層。

2.根據權利要求1所述的器件，其中所述氮化硅層小于25納米厚。

3.根據權利要求1所述的器件，其中所述氮化硅層具有的折射率是2.0至2.1。

4.根據權利要求1所述的器件，其中所述氮化硅層具有的介電擊穿強度大于12兆伏每厘米即12MV/cm。

5.一種形成氮化鎵場效應晶體管即GaN FET器件的方法，其包括下列步驟：

形成氮化鎵和氮化鋁鎵層的堆疊作為襯底；

在所述堆疊上形成氮化鎵的蓋層；

使用低壓化學氣相沉積工藝即LPCVD工藝在所述蓋層的第一表面上形成氮化硅層，所述氮化硅層具有以下特性：

硅：氮原子比在3:4±2％的比率內；

應力為600兆帕至1000兆帕即600MPa至1000MPa；并且

氫含量小于5原子百分比；

在所述氮化硅層上方形成蝕刻掩膜；

移除由所述蝕刻掩膜暴露的所述氮化硅層；

隨后移除所述蝕刻掩膜；和

在所述蓋層上方形成所述GaN FET的柵極，其中所述柵極在所述柵極的中心部分處與所述蓋層的第一表面直接接觸并且在所述柵極的末端部分處部分地重疊所述氮化硅層。

6.根據權利要求5所述的方法，其中所述LPCVD工藝包括：

從所述LPCVD爐中放置所述襯底；

在所述LPCVD爐中將所述襯底加熱至800℃到820℃的溫度；

以4比6的比率和150毫托至250毫托的壓力將氨氣和二氯甲硅烷氣體提供至反應室；和

從所述LPCVD爐中移除所述襯底。

7.根據權利要求5所述的方法，其中移除所述氮化硅層包括使用氟自由基的RIE過程。

8.根據權利要求5所述的方法，其中所述氮化硅層小于25納米厚。

9.根據權利要求5所述的方法，其中所述氮化硅層具有的折射率是2.0至2.1。

10.根據權利要求5所述的方法，其中所述氮化硅層具有的介電擊穿強度大于12兆伏每厘米即12MV/cm。

11.一種形成氮化鎵場效應晶體管即GaN FET器件的方法，其包括下列步驟：

形成氮化鎵和氮化鋁鎵層的堆疊作為襯底；

在所述堆疊上形成氮化鎵的蓋層；

使用低壓化學氣相沉積工藝即LPCVD工藝通過下述步驟在所述蓋層的第一表面上形成氮化硅層：

把所述襯底放在LPCVD爐中；

在所述LPCVD爐中將所述襯底加熱至800℃到820℃的溫度；

以4比6的比率和150毫托至250毫托的壓力將氨氣和二氯甲硅烷氣體提供至反應室；和

從所述LPCVD爐中移除所述襯底；

在所述氮化硅層上形成蝕刻掩膜；

移除由所述蝕刻掩膜暴露的所述氮化硅層；

隨后移除所述蝕刻掩膜；并且

在所述蓋層上方形成所述GaN FET的柵極結構，其中所述柵極結構在所述柵極結構的中心部分處與所述蓋層的第一表面直接接觸并且在所述柵極結構的末端部分處部分地重疊所述氮化硅層。

12.根據權利要求11所述的方法，其中移除所述氮化硅層包括使用氟自由基的RIE過程。