[發明專利]一種氮化鎵薄膜晶體管及其制造方法

在審

• 申請號: 201710680935.2
• 申請日: 2017-08-10
• 公開（公告）號: CN107464851A
• 公開（公告）日: 2017-12-12
• 發明（設計）人: 陳榮盛;劉遠;吳朝暉;李斌;李國元
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: H01L29/786
• 分類號: H01L29/786;H01L21/336;H01L21/02
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司44205
• 代理人: 胡輝

1.一種氮化鎵薄膜晶體管，其特征在于：包括從下至上分布的襯底、緩沖層和氮化鎵薄膜，所述氮化鎵薄膜上設有源漏接觸電極和柵介質層，所述柵介質層上設有柵電極；所述氮化鎵薄膜從左至右分為三個區域，其中，氮化鎵薄膜左右的兩個區域為N型重摻雜源漏區，中間的區域為無摻雜氮化鎵區，所述源漏接觸電極與氮化鎵薄膜的N型重摻雜源漏區歐姆接觸。

2.根據權利要求1所述的一種氮化鎵薄膜晶體管，其特征在于：所述柵電極為ITO薄膜，所述柵介質層為SiO₂層，所述源漏接觸電極為Ti/Al雙層金屬電極。

3.根據權利要求1或2所述的一種氮化鎵薄膜晶體管，其特征在于：所述緩沖層為SiO₂層、Si₃N₄層或SiO₂與Si₃N₄的混合層，所述襯底為硅襯底或玻璃襯底。

4.一種氮化鎵薄膜晶體管的制造方法，其特征在于，包括以下步驟：

在襯底上沉積緩沖層；

使用直流磁控濺射法在緩沖層上沉積氮化鎵薄膜；

對氮化鎵薄膜進行光刻和剝離，使氮化鎵薄膜圖形化；

在圖形化后的氮化鎵薄膜上沉積離子注入緩沖層；

對離子注入緩沖層進行光刻，形成圖形化的源漏區；

對圖形化的源漏區進行離子注入、去膠和退火，以在氮化鎵薄膜中形成N型重摻雜源漏區；

通過刻蝕工藝移除離子注入緩沖層；

在移除離子注入緩沖層后的氮化鎵薄膜上沉積柵介質層；

在柵介質層上沉積柵電極；

以柵電極為圖形，刻蝕柵介質層，形成源漏區的接觸孔；

在源漏區的接觸孔中沉積源漏接觸電極。

5.根據權利要求4所述的一種氮化鎵薄膜晶體管的制造方法，其特征在于：所述直流磁控濺射法中使用的靶材為液態金屬鎵或含有鎵的靶材，反應氣體為氮氣，反應時襯底的溫度為27℃至600℃。

6.根據權利要求4所述的一種氮化鎵薄膜晶體管的制造方法，其特征在于：所述對圖形化的源漏區進行離子注入、去膠和退火，以在氮化鎵薄膜中形成N型重摻雜源漏區，這一步驟包括：使用離子注入機或者離子噴淋機向源漏區注入硅離子。

7.根據權利要求6所述的一種氮化鎵薄膜晶體管的制造方法，其特征在于：所述對圖形化的源漏區進行離子注入、去膠和退火，以在氮化鎵薄膜中形成N型重摻雜源漏區，這一步驟還包括：去除光膠，并使用快速退火設備或高溫度爐進行退火，其中，退火溫度為500℃至1000℃，退火時間為3-15分鐘，退火氣氛為氮氣、氧氣或氬氣。

8.根據權利要求6所述的一種氮化鎵薄膜晶體管的制造方法，其特征在于：所述硅離子的劑量為10¹⁴至10¹⁶/cm²，所述硅離子的能量為100至200keV。

9.根據權利要求4所述的一種氮化鎵薄膜晶體管的制造方法，其特征在于：所述在柵介質層上沉積柵電極的步驟具體為：在柵介質層上沉積電極，并對電極進行光刻和剝離，最終形成柵電極。

10.根據權利要求4-9任一項所述的一種氮化鎵薄膜晶體管的制造方法，其特征在于：所述離子注入緩沖層為SiO₂層、Si₃N₄層或SiO₂與Si₃N₄的混合層。