[發(fā)明專利]氮化鎵半導(dǎo)體器件及其制備方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201710488405.8
• 申請日: 2017-06-23
• 公開（公告）號: CN107316893A
• 公開（公告）日: 2017-11-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉美華;林信南;劉巖軍
• 申請（專利權(quán)）人: 深圳市晶相技術(shù)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: 深圳精智聯(lián)合知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司44393
• 代理人: 夏聲平

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體工藝領(lǐng)域，尤其涉及一種氮化鎵半導(dǎo)體器件及其制備方法。

背景技術(shù)

氮化鎵具有大禁帶寬度、高電子飽和速率、高擊穿電場、較高熱導(dǎo)率、耐腐蝕以及抗輻射性能等優(yōu)點，從而可以采用氮化鎵制作半導(dǎo)體材料，而得到氮化鎵半導(dǎo)體器件。

現(xiàn)有技術(shù)中，氮化鎵半導(dǎo)體器件的制備方法為：在氮化鎵外延層的表面上形成氮化硅層，在氮化硅層上刻蝕出源極接觸孔和漏極接觸孔，源極接觸孔和漏極接觸孔內(nèi)沉積金屬，從而形成源極和漏極；再刻蝕氮化硅層以及氮化鎵外延層中的氮化鋁鎵層，形成一個凹槽，在凹槽中沉積金屬層，從而形成柵極；然后沉積二氧化硅層以及場板金屬層，從而形成氮化鎵半導(dǎo)體器件。

然而現(xiàn)有技術(shù)中，由于電場密度較大，從而會造成氮化鎵半導(dǎo)體器件的漏電以及擊穿的問題，進(jìn)而會損壞氮化鎵半導(dǎo)體器件，降低氮化鎵半導(dǎo)體器件的可靠性。進(jìn)一步地，氮化鎵功率器件在反復(fù)高壓測試后，器件的擊穿電壓會發(fā)生漂移，這種不穩(wěn)定行為與電荷陷阱有關(guān)，對器件的可靠性會造成危害，應(yīng)該被抑制。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述問題，本發(fā)明提供一種氮化鎵半導(dǎo)體器件，其特征在于，包括：氮化鎵外延層；以及，

設(shè)置于所述氮化鎵外延層上的介質(zhì)層，所述介質(zhì)層的材質(zhì)為氧化鉿；

設(shè)置于所述介質(zhì)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(zhì)層與所述氮化鎵外延層連接；其中，在所述柵極接觸孔中的柵極呈倒置的梯形；

設(shè)置于所述源極、漏極和柵極以及所述介質(zhì)層上的絕緣層，所述絕緣層的材質(zhì)為二氧化硅；

還包括設(shè)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。

本發(fā)明還提供這種具有倒梯形柵極的氮化鎵半導(dǎo)體器件的制備方法，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(shè)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(zhì)層；

源極接觸孔和漏極接觸孔的獲得：刻蝕所述介質(zhì)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(zhì)層到達(dá)所述氮化鋁鎵層；

在所述源極接觸孔和所述漏極接觸孔內(nèi)、以及所述介質(zhì)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(jìn)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(jìn)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(nèi)的所述第一金屬形成合金并與所述氮化鋁鎵層進(jìn)行反應(yīng)；

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(zhì)層和所述氮化鋁鎵層進(jìn)行干法刻蝕，形成柵極接觸孔，其中，所述柵極接觸孔的底部與所述氮化鋁鎵層的底部之間具有預(yù)設(shè)距離；

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件，以獲得柵極，此時獲得第二組件；

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(jìn)行干法刻蝕，以形成開孔，所述開孔與所述源極接觸孔對應(yīng)；

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(qū)域。

有益效果：

本發(fā)明通過在氮化鎵外延層的表面的介質(zhì)層應(yīng)用了多種新穎材料，還通過沉積第一金屬在進(jìn)行高溫退火處理，以通過相互接觸的刻蝕后的第一金屬與氮化鋁鎵層進(jìn)行反應(yīng)之后形成合金，以降低刻蝕后的第一金屬與氮化鋁鎵層的接觸電阻；

本發(fā)明使得介質(zhì)層與氮化鋁鎵層中間的接觸面上不易漏電，并且，氮化鋁鎵層的場強峰值較高，不易出現(xiàn)擊穿氮化鋁鎵層的現(xiàn)象，進(jìn)而避免了出現(xiàn)氮化鎵半導(dǎo)體器件的漏電以及擊穿的問題，有效的保護(hù)了氮化鎵半導(dǎo)體器件，增強了氮化鎵半導(dǎo)體器件的可靠性。

附圖說明

圖1a為本發(fā)明實施例的氮化鎵半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖1b為本發(fā)明實施例的氮化鎵半導(dǎo)體器件的第一金屬結(jié)構(gòu)示意圖。

圖1c為本發(fā)明實施例的氮化鎵半導(dǎo)體器件的柵極結(jié)構(gòu)示意圖。

圖1d為本發(fā)明實施例的氮化鎵半導(dǎo)體器件的柵極另一結(jié)構(gòu)示意圖。

圖1e為本發(fā)明實施例的氮化鎵半導(dǎo)體器件的柵極又一結(jié)構(gòu)示意圖。

圖1f為本發(fā)明實施例的氮化鎵半導(dǎo)體器件的制備流程示意圖。

圖2a為本發(fā)明另一實施例的氮化鎵半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2b為本發(fā)明另一實施例的氮化鎵半導(dǎo)體器件的制備流程示意圖。