[發(fā)明專利]柵極區(qū)域圖形化的高電子遷移率晶體管器件及制作方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201710682026.2
• 申請日: 2017-08-10
• 公開（公告）號: CN107578999A
• 公開（公告）日: 2018-01-12
• 發(fā)明（設計）人: 孫輝;劉美華;林信南;陳東敏
• 申請（專利權(quán)）人: 北京大學深圳研究生院
• 主分類號: H01L21/335
• 分類號: H01L21/335;H01L21/28;H01L29/423;H01L29/778;B82Y40/00
• 代理公司: 深圳鼎合誠知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司44281
• 代理人: 郭燕

1.一種柵極區(qū)域圖形化的高電子遷移率晶體管器件的制作方法，其特征在于，包括：

準備GaN外延片；

在GaN外延片的上表面上形成掩膜層；

在掩膜層預設形成柵極的區(qū)域上開設多個掩膜層開孔；

以多個掩膜層開孔的孔內(nèi)區(qū)域為限，向下刻蝕至GaN外延片內(nèi)部，以在GaN外延片上形成圖形化柵極區(qū)域；

去除掩膜層；

在GaN外延片的上表面內(nèi)沉積柵介質(zhì)層并延伸至圖形化柵極區(qū)域內(nèi)；

刻蝕形成歐姆接觸孔；

在歐姆接觸孔內(nèi)沉積歐姆金屬；

歐姆金屬圖形化并高溫退火以形成源漏電極；

在預設形成柵極的區(qū)域上制作柵電極。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，沉積柵介質(zhì)層之后在柵介質(zhì)層上表面沉積柵極金屬；

所述的刻蝕形成歐姆接觸孔是指刻蝕柵極金屬和柵介質(zhì)層至GaN外延片表面或GaN外延片內(nèi)部，以形成歐姆接觸孔；

所述的制作柵電極是指在柵極金屬上預設形成柵極的區(qū)域上制作柵電極。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，通過PECVD工藝在所述GaN外延片上表面沉積SiO₂掩膜層。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，在掩膜層預設形成柵極的區(qū)域上通過黃光工藝曝光出掩膜層開孔；單個掩膜層開孔的截面呈圓形或橢圓形，開孔尺寸和間距在亞微米或納米尺度。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，采用氯基ICP刻蝕氣體刻蝕掩膜層開孔下方的GaN外延片，形成圖形化柵極區(qū)域。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，采用BOE去除工藝去除掩膜層。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述GaN外延片包括襯底、依次形成在襯底上的緩沖層、勢壘層和帽層，緩沖層和勢壘層之間形成二維電子氣，帽層作為GaN外延片的上表面，以多個掩膜層開孔的孔內(nèi)區(qū)域為限，向下刻蝕至GaN外延片內(nèi)部是指刻蝕至勢壘層內(nèi)部或完全刻蝕掉勢壘層至緩沖層上表面或部分深入緩沖層。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，在制作柵電極后還包括：在器件表面沉積保護層，在保護層上采用刻蝕方式形成打開柵電極和源漏電極的接觸孔。

9.一種柵極區(qū)域圖形化的高電子遷移率晶體管器件，其特征在于，包括：

GaN外延片；

隔離分布以實現(xiàn)電氣絕緣的柵電極、源電極和漏電極，所述源電極和漏電極分別形成于GaN外延片的上表面；

形成于GaN外延片上表面至GaN外延片內(nèi)部的圖形化柵極區(qū)域，圖形化柵極區(qū)域?qū)跂烹姌O的位置；

形成于GaN外延片上表面、柵電極、源電極和漏電極之間的柵介質(zhì)層，柵介質(zhì)層通過圖形化柵極區(qū)域延伸至GaN外延片內(nèi)。

形成于柵介質(zhì)層上表面柵極區(qū)域的柵極金屬和柵電極。

10.根據(jù)權(quán)利要求10所述的高電子遷移率晶體管器件，其特征在于，所述GaN器件GaN外延片包括襯底、依次形成在襯底上的緩沖層、勢壘層和帽層，帽層作為GaN外延片的上表面，緩沖層和勢壘層之間形成二維電子氣，所述柵介質(zhì)層通過圖形化柵極區(qū)域延伸到勢壘層內(nèi)部，以和二維電子氣接觸；還包括在柵電極和源漏電極上沉積的保護層，在保護層上采用刻蝕方式形成有用于打開柵電極和源漏電極的接觸孔。