[發明專利]用于族IIIA-N裝置的非蝕刻性氣體冷卻外延堆疊

有效

• 申請號: 201680064897.1
• 申請日: 2016-12-28
• 公開（公告）號: CN108352324B
• 公開（公告）日: 2022-08-09
• 發明（設計）人: A·M·海德爾;Q·法里德
• 申請（專利權）人: 德州儀器公司
• 主分類號: H01L21/335
• 分類號: H01L21/335;H01L21/20;H01L29/772
• 代理公司: 北京律盟知識產權代理有限責任公司 11287
• 代理人: 林斯凱

1.一種制造族IIIA-N晶體管的方法，其包括：

在沉積系統的沉積腔室中在襯底上以第一溫度沉積至少第一族IIIA-N緩沖層，以及

在所述沉積系統的所述沉積腔室中在所述第一族IIIA-N緩沖層上以小于或等于所述第一溫度的第二溫度沉積至少一個族IIIA-N表面頂蓋層，接著使用冷卻工藝冷卻所述襯底，所述冷卻工藝將氣體混合物提供到所述沉積腔室，直到冷卻溫度，在所述冷卻溫度處所述沉積腔室被排放，所述氣體混合物包含NH₃及至少一種其它氣體，所述至少一種其它氣體包含按體積計至多40％的H₂，其中所述氣體混合物在所述沉積腔室中提供相對于所述頂蓋層為非蝕刻性的環境，以使得在所述頂蓋層的表面處：(i)均方根rms粗糙度且(ii)大于2nm深的凹點的凹點密度小于每平方μm10個凹點，其中平均凹點直徑小于0.05μm；

在所述族IIIA-N表面頂蓋層上形成柵極介電層；

在所述柵極介電層上形成金屬柵極電極；以及

形成具有到所述族IIIA-N表面頂蓋層的源極觸點的源極以及具有到所述族IIIA-N表面頂蓋層的漏極觸點的漏極。

2.根據權利要求1所述的方法，其進一步包括在沉積所述第一族IIIA-N緩沖層后，在沉積所述族IIIA-N頂蓋層之前，使用所述冷卻工藝將所述襯底從所述第一溫度冷卻到頂蓋層沉積溫度。

3.根據權利要求1所述的方法，其中所述沉積系統包括金屬有機化學氣相沉積MOCVD系統、分子束外延MBE系統，或氫化物氣相外延HVPE系統。

4.根據權利要求1所述的方法，其中所述族IIIA-N頂蓋層的厚度范圍為3nm至50nm之間。

5.根據權利要求1所述的方法，其中所述第一族IIIA-N緩沖層和所述族IIIA-N表面頂蓋層均包括GaN或AlGaN。

6.根據權利要求1所述的方法，其中所述襯底包括藍寶石、硅或碳化硅SiC。

7.根據權利要求1所述的方法，其中所述氣體混合物由N₂和NH₃構成。

8.根據權利要求1所述的方法，其中所述氣體混合物不包括H₂。

9.一種制造族IIIA-N晶體管的方法，其包括：

在沉積系統的沉積腔室中在襯底上以第一溫度沉積族IIIA-N緩沖層，以及

使用包含NH₃以及至少一種其它氣體的氣體混合物將所述襯底冷卻到小于或等于所述第一溫度的溫度，使得所述沉積腔室中的環境相對于所述族IIIA-N緩沖層是非蝕刻性的；以及

在所述沉積系統的所述沉積腔室中在所述族IIIA-N緩沖層上沉積族IIIA-N頂蓋層，接著使用冷卻工藝冷卻到小于或等于550℃，直到所述沉積腔室被排放，所述冷卻工藝利用供應到所述沉積腔室的包含N₂和NH₃的氣體混合物；

在所述族IIIA-N表面頂蓋層上形成柵極介電層；

在所述柵極介電層上形成金屬柵極電極；以及

形成具有到所述族IIIA-N表面頂蓋層的源極觸點的源極以及具有到所述族IIIA-N表面頂蓋層的漏極觸點的漏極。

10.根據權利要求9所述的方法，其中所述沉積系統包括金屬有機化學氣相沉積MOCVD系統、分子束外延MBE系統，或氫化物氣相外延HVPE系統。

11.根據權利要求9所述的方法，其中所述族IIIA-N頂蓋層的厚度為3nm至50nm。

12.根據權利要求9所述的方法，其中所述襯底是硅襯底。