[發明專利]氮化鎵半導體器件及其制備方法

有效

• 申請號: 201710487779.8
• 申請日: 2017-06-23
• 公開（公告）號: CN107248524B
• 公開（公告）日: 2020-08-21
• 發明（設計）人: 劉美華;林信南;劉巖軍
• 申請（專利權）人: 深圳市晶相技術有限公司
• 主分類號: H01L29/06
• 分類號: H01L29/06;H01L29/40;H01L29/423;H01L29/47;H01L21/335;H01L29/778
• 代理公司: 上海光華專利事務所(普通合伙) 31219
• 代理人: 王華英

1.一種氮化鎵半導體器件，其特征在于，包括：氮化鎵外延層，所述氮化鎵外延層包括硅襯底，以及設置于所述硅襯底表面的氮化鎵層、設置于所述氮化鎵層表面的氮化鋁鎵層；以及，

設置于所述氮化鎵外延層上的介質層，所述介質層材質為氧化鉿；

設置于所述介質層上的源極、漏極和柵極，所述源極、漏極和柵極分別貫穿所述介質層與所述氮化鎵外延層連接；在所述柵極的接觸孔中沉積一層氮化硅層，所述氮化硅層不高于所述柵極接觸孔；所述柵極包括并列相連的長短兩個部分構成的呈現不對稱的“異型”柵極，所述柵極較短的部分為增強型第一柵部、較長的部分為耗盡型第二柵部，所述第一柵部、第二柵部均貫穿所述介質層與所述氮化鎵外延層連接；所述第二柵部往下延伸入所述氮化鋁鎵層中，所述第二柵部底端到所述氮化鋁鎵層底部的距離為整個所述氮化鋁鎵層厚度的一半；所述第一柵部的寬度不小于所述第二柵部的寬度；設置于所述源極、漏極和柵極以及所述介質層上的絕緣層，所述絕緣層的材質為二氧化硅；在所述絕緣層上設有開孔，所述開孔的寬度小于所述柵極接觸孔外凸出部的寬度；

還包括設置于所述絕緣層上的場板金屬層，所述場板金屬層貫穿所述絕緣層與所述源極連接。

2.根據權利要求1所述氮化鎵半導體器件，其特征在于，所述介質層的厚度為2000埃。

3.根據權利要求1所述氮化鎵半導體器件，其特征在于，所述源極或漏極由第一金屬組成；所述第一金屬從下至上依次包括：第一鈦金屬層、鋁金屬層、第二鈦金屬層和氮化鈦層。

4.根據權利要求1所述氮化鎵半導體器件，其特征在于，所述柵極由第二金屬組成，所述第二金屬為Ni、Au合金。

5.一種氮化鎵半導體器件的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

提供一氮化鎵外延層，其中，所述氮化鎵外延層包括由下而上依次設置的硅襯底層、氮化鎵層和氮化鋁鎵層；

在所述氮化鎵外延層表面沉積氧化鉿，形成介質層；

源極接觸孔和漏極接觸孔的獲得：刻蝕所述介質層，以形成相互獨立的源極接觸孔和漏極接觸孔，所述源極接觸孔、所述漏極接觸孔貫穿所述介質層到達所述氮化鋁鎵層；在所述源極接觸孔和所述漏極接觸孔內、以及所述介質層的表面上，沉積第一金屬，以獲得源極、漏極；

對所述第一金屬進行光刻和刻蝕，形成歐姆接觸電極窗口；此時獲得第一組件；

對所述第一組件進行高溫退火處理，以使得容置在所述源極接觸孔和所述漏極接觸孔內的所述第一金屬形成合金并與所述氮化鋁鎵層進行反應；

柵極接觸孔的獲得：通過所述歐姆接觸電極窗口，對所述介質層和所述氮化鋁鎵層進行干法刻蝕，形成柵極接觸孔；在所述柵極的接觸孔中沉積一層氮化硅層，所述氮化硅層不高于所述柵極接觸孔；

在所述柵極接觸孔和所述柵極接觸孔的外邊緣沉積第二金屬，以獲得柵極，此時獲得第二組件；所述柵極包括并列相連的長短兩個部分構成的呈現不對稱的“異型”柵極，所述柵極較短的部分為增強型第一柵部、較長的部分為耗盡型第二柵部，所述第一柵部、第二柵部均貫穿所述介質層與所述氮化鎵外延層連接；所述第二柵部往下延伸入所述氮化鋁鎵層中，所述第二柵部底端到所述氮化鋁鎵層底部的距離為整個所述氮化鋁鎵層厚度的一半；所述第一柵部的寬度不小于所述第二柵部的寬度；

在所述第二組件的表面沉積一層絕緣層；

在所述絕緣層上進行干法刻蝕，以形成開孔，所述開孔與所述源極接觸孔對應，所述開孔的寬度小于柵極接觸孔外凸出部的寬度；

在所述開孔以及所述絕緣層上沉積場板金屬層，所述場板金屬層的投影至少覆蓋所述開孔、以及從所述源極接觸孔至所述柵極接觸孔之間的區域。

6.根據權利要求5所述氮化鎵半導體器件的制備方法，其特征在于，所述高溫退火處理步驟為：在保護氛圍下，在840～850℃的溫度下保持30～60秒。