[發(fā)明專(zhuān)利]氮化鎵半導(dǎo)體器件及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710488431.0
• 申請(qǐng)日: 2017-06-23
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107293578B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-08-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉美華;林信南;劉巖軍
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 深圳市晶相技術(shù)有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H01L29/06
• 分類(lèi)號(hào): H01L29/06;H01L29/40;H01L29/423;H01L29/47;H01L21/335;H01L29/778
• 代理公司: 上海光華專(zhuān)利事務(wù)所(普通合伙) 31219
• 代理人: 王華英

1.一種氮化鎵半導(dǎo)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(shè)置于所述硅襯底表面的氮化鎵層、設(shè)置于所述氮化鎵層表面的氮化鋁鎵層；以及，

設(shè)置于所述氮化鎵外延層上的復(fù)合介質(zhì)層，所述復(fù)合介質(zhì)層材質(zhì)為氮化硅和等離子體增強(qiáng)正硅酸乙脂；

設(shè)置于所述復(fù)合介質(zhì)層上的源極、漏極和柵極，所述源極、漏極分別貫穿所述復(fù)合介質(zhì)層與所述氮化鎵外延層連接；其中，所述柵極的一部分貫穿所述復(fù)合介質(zhì)層、并伸入所述氮化鎵外延層中，而柵極的另一部分突出于所述復(fù)合介質(zhì)層頂部形成凸出部；所述柵極包括并列相連的長(zhǎng)短兩個(gè)部分構(gòu)成的呈現(xiàn)不對(duì)稱(chēng)“異型”的柵極，所述柵極較短的部分為增強(qiáng)型第一柵部、較長(zhǎng)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復(fù)合介質(zhì)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，并直達(dá)到所述氮化鋁鎵層底部；所述第一柵部的寬度不小于所述第二柵部的寬度；

設(shè)置于所述源極、漏極和柵極以及所述復(fù)合介質(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(chǎng)板金屬層，所述場(chǎng)板金屬層貫穿所述絕緣層，所述場(chǎng)板金屬層通過(guò)連接孔與所述源極連接，所述連接孔的寬度小于所述凸出部的寬度；

還包括設(shè)置在所述復(fù)合介質(zhì)層上的若干個(gè)浮空?qǐng)霭澹龈】請(qǐng)霭遑灤┧鼋橘|(zhì)層與所述氮化鎵外延層連接，所述浮空?qǐng)霭濯?dú)立設(shè)置于所述源極、漏極之間并呈現(xiàn)環(huán)狀，每個(gè)浮空?qǐng)霭宓母叨葹?.25～6微米。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述氮化鎵半導(dǎo)體器件，其特征在于，所述復(fù)合介質(zhì)層的厚度為2000埃。

3.一種氮化鎵半導(dǎo)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(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氮化硅和等離子體增強(qiáng)正硅酸乙脂，形成復(fù)合介質(zhì)層；

源極接觸孔和漏極接觸孔的獲得：刻蝕所述復(fù)合介質(zhì)層，以形成相互獨(dú)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復(fù)合介質(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)、以及所述復(fù)合介質(zhì)層的表面上，沉積第一金屬，以獲得源極、漏極；

對(duì)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(shí)獲得第一組件；

對(duì)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(guò)所述歐姆接觸電極窗口，對(duì)所述復(fù)合介質(zhì)層和所述氮化鋁鎵層進(jìn)行干法刻蝕，形成第一接觸孔和第二接觸孔，且所述第二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，所述預(yù)設(shè)距離為所述氮化鋁鎵層的厚度；

在所述第一接觸孔、第二接觸孔內(nèi)、所述柵極接觸孔的外邊緣同時(shí)沉積第二金屬件，獲得第一柵部、第二柵部以形成柵極，此時(shí)獲得第二組件；所述柵極的一部分貫穿所述復(fù)合介質(zhì)層、并伸入所述氮化鎵外延層中，而柵極的另一部分突出于所述復(fù)合介質(zhì)層頂部形成凸出部，所述柵極包括并列相連的長(zhǎng)短兩個(gè)部分構(gòu)成的呈現(xiàn)不對(duì)稱(chēng)“異型”的柵極，所述柵極較短的部分為增強(qiáng)型第一柵部、較長(zhǎng)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復(fù)合介質(zhì)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，并直達(dá)到所述氮化鋁鎵層底部；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(jìn)行干法刻蝕，以形成開(kāi)孔即連接孔，所述連接孔與所述源極接觸孔對(duì)應(yīng)；

在所述連接孔以及所述絕緣層上沉積場(chǎng)板金屬層，所述場(chǎng)板金屬層的投影至少覆蓋所述連接孔、以及從所述源極接觸孔至所述柵極接觸孔之間的區(qū)域；所述場(chǎng)板金屬層通過(guò)連接孔與所述源極連接，所述連接孔的寬度小于所述凸出部的寬度；

在所述復(fù)合介質(zhì)層上制備若干個(gè)浮空?qǐng)霭澹龈】請(qǐng)霭遑灤┧鼋橘|(zhì)層與所述氮化鎵外延層連接，所述浮空?qǐng)霭濯?dú)立設(shè)置于所述源極、漏極之間并呈現(xiàn)環(huán)狀，每個(gè)浮空?qǐng)霭宓母叨葹?.25～6微米。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述氮化鎵半導(dǎo)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(hù)氛圍下，在840～850℃的溫度下保持30～60秒。