[發明專利]多溝道鰭式結構的AlGaN/GaN高電子遷移率晶體管

在審

• 申請號: 201710637095.1
• 申請日: 2017-07-19
• 公開（公告）號: CN109285885A
• 公開（公告）日: 2019-01-29
• 發明（設計）人: 吳紹飛
• 申請（專利權）人: 吳紹飛
• 主分類號: H01L29/778
• 分類號: H01L29/778;H01L21/335
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種多溝道鰭式結構的AlGaN/GaN高電子遷移率晶體管，自下而上依次包括襯底(1)、第一層AlGaN/GaN異質結(2)、SiN鈍化層(4)和源漏柵電極，源電極和漏電極分別位于SiN鈍化層兩側的頂層AlGaN勢壘層上，其特征在于：

第一層AlGaN/GaN異質結(2)與SiN鈍化層(4)之間設有GaN層和AlGaN勢壘層，形成第二層AlGaN/GaN異質結(3)；

柵電極覆蓋在第二層異質結(3)的頂部和第一層異質結(2)及第二層異質結(3)的兩個側壁。

2.根據權利要求1所述的多溝道鰭式結構的AlGaN/GaN高電子遷移率晶體管，其特征在于：襯底(1)為藍寶石或SiC襯底。

3.根據權利要求1所述的多溝道鰭式結構的AlGaN/GaN高電子遷移率晶體管，其特征在于：第一層AlGaN/GaN異質結(2)中的GaN層厚度為1～2μm，第二層AlGaN/GaN異質結(3)中的GaN層厚度為20～30nm。

4.根據權利要求1所述的多溝道鰭式結構的AlGaN/GaN高電子遷移率晶體管，其特征在于：第一層AlGaN/GaN異質結(2)中AlGaN勢壘層厚度與第二層AlGaN/GaN異質結中的AlGaN勢壘層厚度均為15～25nm，其Al組份為25～35％。

5.根據權利要求1所述的多溝道鰭式結構的AlGaN/GaN高電子遷移率晶體管，其特征在于：SiN鈍化層(4)的厚度為50～100nm。

6.根據權利要求1所述的多溝道鰭式結構的AlGaN/GaN高電子遷移率晶體管，其特征在于：柵鰭寬度為30～100nm。

7.一種多溝道鰭式結構的AlGaN/GaN高電子遷移率晶體管的制作方法，包括如下步驟：

1)在藍寶石或SiC基片上，利用MOCVD工藝，依次生長GaN層和AlGaN勢壘層形成第一層AlGaN/GaN異質結，其中GaN厚度為1～2μm，AlGaN勢壘層厚度為15～25nm，其Al組份為25～35％；

2)在第一層AlGaN/GaN異質結上重復生長一次或兩次相同結構的GaN和AlGaN，獲得雙異質結或三異質結，形成多溝道結構，其中GaN厚度均為20～30nm，AlGaN勢壘層厚度為15～25nm，其Al組份為25～35％；

3)在所有異質結上進行有源區干法刻蝕和臺面隔離，形成寬度為30～100nm的柵鰭；

4)在最上表面的AlGaN勢壘層兩側制作源、漏歐姆接觸電極；

5)采用PECVD工藝，在源漏電極之間進行50～100nm厚的SiN層淀積覆蓋其表面形成鈍化層；

6)在SiN鈍化層中間采用ICP干法刻蝕設備，在CF₄等離子體0.5nm/s的刻蝕速率下，干法刻蝕出柵槽，并淀積金屬形成柵電極，使其覆蓋在第二層異質結的頂部和第一層異質結及第二層異質結的兩個側壁或第三層異質結的頂部和第一層異質結、第二層異質結及第三層異質結的兩個側壁；

7)制作互連引線。

8.根據權利要求7所述的多溝道鰭式結構的AlGaN/GaN高電子遷移率晶體管制作方法，其中所述步驟1)中的MOCVD工藝，是以NH₃為N源，MO源為Ga源，在1000℃下進行AlGaN/GaN異質結生長。

9.根據權利要求7所述的多溝道鰭式結構的AlGaN/GaN高電子遷移率晶體管制作方法，其中所述步驟3)中用有源區干法刻蝕進行臺面隔離，形成柵鰭，按如下步驟進行：

9a)先采用甩膠機在3500轉/min的轉速下甩膠，得到光刻膠掩模；再采用E-beam光刻機進行曝光，形成臺面有源區和柵鰭的掩模圖形；

9b)采用ICP干法刻蝕設備，在Cl₂等離子體1nm/s的刻蝕速率下，干法刻蝕形成有源區和柵鰭，刻蝕深度遠大子溝道厚度。

10.根據權利要求7所述的多溝道鰭式結構的AlGaN/GaN高電子遷移率晶體管制作方法，其中所述步驟5)中的PECVD工藝，是以NH₃為N源，SiH₄源為Si源，在250℃下進行SiN層淀積。