[發(fā)明專利]一種高可靠性HEMT制作方法

在審

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• 申請日: 2017-02-17
• 公開（公告）號: CN106920747A
• 公開（公告）日: 2017-07-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 彭虎;張耀輝;莫海鋒
• 申請（專利權(quán)）人: 昆山華太電子技術(shù)有限公司
• 主分類號: H01L21/335
• 分類號: H01L21/335;H01L21/56
• 代理公司: 南京縱橫知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司32224
• 代理人: 董建林

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種高可靠性HEMT制作方法，屬于場效應(yīng)晶體管制作領(lǐng)域。

背景技術(shù)

高電子遷移率晶體管也稱調(diào)制摻雜場效應(yīng)管(MODFET)，又稱二維電子氣場效應(yīng)管(2DEGFET)，它是利用調(diào)制摻雜方法，在異質(zhì)結(jié)界面形成的三角形勢阱中的二維電子氣作為溝道的場效應(yīng)晶體管，簡稱HEMT。這種器件及其集成電路都能夠工作于超高頻(毫米波)、超高速領(lǐng)域，原因就在于它是利用具有很高遷移率的所謂二維電子氣來工作的。

載流子的遷移率主要受晶格熱振動和電離雜質(zhì)兩種散射作用而降低。電離雜質(zhì)散射是增加載流子濃度和提高載流子遷移率矛盾產(chǎn)生的根源。HEMT與其它場效應(yīng)管的主要區(qū)別是它包含一個由寬帶隙材料(如AlGaAs)和窄帶隙材料(如GaAs)構(gòu)成的異質(zhì)結(jié)。在該異質(zhì)結(jié)中摻N型雜質(zhì)的寬帶隙材料作為電子的提供層向不摻雜窄帶隙材料提供大量電子。這些電子積累在由兩種材料導(dǎo)帶底能量差(ΔEC)形成的三角形勢阱中形成二維電子氣(2DEG)。由于電子脫離了提供它的寬帶隙材料中帶正電的施主電離中心進(jìn)入了不摻雜(無電離雜質(zhì)散射)窄帶隙材料的勢阱中，不再受到電離雜質(zhì)散射作用，而呈現(xiàn)出很高的遷移率。利用這種無雜質(zhì)散射的二維電子氣作為導(dǎo)電溝道，溝道中的電子濃度受到柵電壓的調(diào)制，在柵極兩側(cè)設(shè)置源區(qū)和漏區(qū)，這種場效應(yīng)管就是HEMT。

HEMT二維電子氣電子濃度是由兩種半導(dǎo)體材料導(dǎo)帶能量差引起，尤其在GaN HEMT中，AlGaN和GaN的極化效應(yīng)也會產(chǎn)生二維電子氣，外部應(yīng)力會導(dǎo)致二維電子氣中電子濃度變化。如圖1所示，現(xiàn)有HEMT工藝中，為了減小應(yīng)力對二維電子氣的影響，器件柵極區(qū)域采用較薄的介質(zhì)層和鈍化層覆蓋，即圖中1所指的區(qū)域。現(xiàn)有工藝方案能減小介質(zhì)層和鈍化層對器件性能的影響，但由于介質(zhì)層和鈍化層太薄，器件在潮濕環(huán)境的可靠性非常差。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種高可靠性HEMT制作方法。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

一種高可靠性HEMT制作方法，包括以下步驟，

步驟1，在成型后的HEMT器件上淀積介質(zhì)層，并對介質(zhì)層進(jìn)行平坦化處理；

步驟2，在平坦化處理后的介質(zhì)層上刻蝕若干通孔或槽；

步驟3，在通孔或槽中淀積金屬層，并對金屬層進(jìn)行平坦化處理；

步驟4，在平坦化處理后的金屬層和介質(zhì)層上淀積鈍化層。

平坦化處理后的金屬層頂面與平坦化處理后的介質(zhì)層頂面齊平。

所述介質(zhì)層的應(yīng)力范圍為-1×10⁹～1×10⁹dyne/cm²。

所述介質(zhì)層包括多層介質(zhì)，相鄰兩層介質(zhì)之間設(shè)置有介質(zhì)阻擋層。

所述金屬層的底部設(shè)置有金屬阻擋層。

所述鈍化層為SiN和/或SiON。。

本發(fā)明所達(dá)到的有益效果：本發(fā)明采用先開孔后金屬填充，然后淀積鈍化層，通過優(yōu)化鈍化層結(jié)構(gòu)，可以保障器件的防潮能力，使器件具有在潮濕環(huán)境工作的高可靠性；同時通過調(diào)節(jié)鈍化層的厚度和應(yīng)力，可以實現(xiàn)對器件性能的調(diào)節(jié)優(yōu)化。

附圖說明

圖1為現(xiàn)有的HEMT。

圖2為低應(yīng)力介質(zhì)層淀積和平坦化處理后的示意圖。

圖3為刻蝕通孔或槽后的示意圖。

圖4為金屬淀積后的示意圖。

圖5為金屬平坦化處理后的示意圖。

圖6為本發(fā)明的HEMT。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步描述。以下實施例僅用于更加清楚地說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而不能以此來限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。

一種高可靠性HEMT制作方法，包括以下步驟：

步驟1，如圖2所示，，在成型后的HEMT器件上淀積介質(zhì)層，并對介質(zhì)層2進(jìn)行平坦化處理。

這里采用進(jìn)行CMP(化學(xué)機械拋光)進(jìn)行平坦化處理，介質(zhì)層2包括一層或多層介質(zhì)，該介質(zhì)層2的應(yīng)力范圍為-1×10⁹～1×10⁹dyne/cm²，如果是多層介質(zhì)，則相鄰兩層介質(zhì)之間設(shè)置有介質(zhì)阻擋層。

步驟2，如圖3所示，在平坦化處理后的介質(zhì)層2上刻蝕若干通孔或槽5。

步驟3，如圖4和5所示，在通孔或槽5中淀積金屬層3，并對金屬層3進(jìn)行平坦化處理。

平坦化處理后的金屬層3頂面與平坦化處理后的介質(zhì)層2頂面齊平，該金屬層3可以為金、銅、鋁等，金屬層3的底部設(shè)置有金屬阻擋層，如鈦和或氮化鈦。