[發明專利]基于疊層鈍化型的高電子遷移率晶體管及制備方法

在審

• 申請號: 201810460862.0
• 申請日: 2018-05-15
• 公開（公告）號: CN108682628A
• 公開（公告）日: 2018-10-19
• 發明（設計）人: 祝杰杰;馬曉華;劉捷龍;陳麗香
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: H01L21/335
• 分類號: H01L21/335;H01L21/56;H01L23/31;H01L29/778
• 代理公司: 西安嘉思特知識產權代理事務所(普通合伙) 61230
• 代理人: 王海棟

1.一種基于疊層鈍化型的高電子遷移率晶體管的制備方法，其特征在于，包括：

S101、選取外延基片，其中，所述外延基片由下往上依次包括襯底、AlN成核層、GaN緩沖層、AlN插入層、AlGaN勢壘層和GaN帽層；

S102、在所述外延基片上制作源電極和漏電極；

S103、在所述外延基片表面上依次生長氮化硅層和富硅層形成疊層鈍化結構；

S104、光刻柵極槽，在所述柵極槽和所述富硅層上生長柵介質層；

S105、制備柵電極和金屬互聯層。

2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，S102包括：

S1021、在所述GaN帽層上光刻源電極區域和漏電極區域；

S1022、在所述源電極區域和所述漏電極區域上蒸發歐姆金屬材料；

S1023、快速熱退火使所述歐姆金屬材料下沉至所述GaN緩沖層形成歐姆接觸；其中，退火氣氛為N₂，退火溫度為830℃，退火時間為30s；

S1024、在所述GaN帽層上光刻電隔離區域，利用ICP工藝依次刻蝕所述電隔離區域的所述GaN帽層、所述AlGaN勢壘層、所述AlN插入層和所述GaN緩沖層，以形成臺面隔離；其中，刻蝕深度為100nm。

3.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，S103包括：

S1031、清洗所述外延基片；

S1032、利用PECVD設備，在所述源電極、所述漏電極以及所述GaN帽層上生長所述氮化硅層；生長的工藝條件為：采用NH₃和SiH₄作為反應氣體，襯底溫度為250℃，反應腔室壓力為600mTorr，RF功率為22W；

S1033、利用所述PECVD設備，在所述氮化硅層生長所述富硅層；生長的工藝條件為：采用NH₃和SiH₄作為反應氣體，襯底溫度為250℃，反應腔室壓力為600mTorr，RF功率為22W；

S1034、利用快速熱退火工藝進行退火處理；退火的工藝條件為：退火氣氛為N₂，退火溫度為560℃，退火時間為5min。

4.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，S104包括：

S1041、在所述富硅層上光刻柵槽區域，刻蝕所述柵槽區域內的所述氮化硅層和所述富硅層直到露出所述GaN帽層形成所述柵極槽；

S1042、利用ALD工藝，在所述柵極槽內的GaN帽層和所述鈍化層上制備所述柵介質層。

5.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，S105包括：

S1051、在柵介質層上光刻柵電極區域，并利用電子束蒸發工藝制作柵電極；

S1052、利用PECVD工藝生長保護層；

S1053、在保護層上光刻金屬互聯開孔區，并利用ICP工藝依次刻蝕掉互聯開孔區的保護層、柵介質層和鈍化層；

S1054、在金屬互聯開孔區的源電極和漏電極以及未開孔刻蝕的保護層上光刻金屬互聯層區域，并利用電子束蒸發工藝制作金屬互聯層以完成高電子遷移率晶體管的制備。

6.一種基于疊層鈍化型的高電子遷移率晶體管，其特征在于，由下往上依次包括：襯底(1)、AlN成核層(2)、GaN緩沖層(3)、AlN插入層(4)、AlGaN勢壘層(5)、GaN帽層(6)、鈍化層(7)、柵介質層(8)和保護層(9)；

所述GaN緩沖層(3)上還設置有源電極(10)和漏電極(11)，所述柵介質層(8)上設置有柵電極(12)；所述源電極(10)和所述漏電極(11)上設置有金屬互聯層(13)，其中，所述鈍化層(7)包括氮化硅層(71)和設置于氮化硅層(71)上的富硅層(72)。

7.根據權利要求6所述的高電子遷移率晶體管，其特征在于，所述襯底(1)的材料為藍寶石或Si或SiC，厚度為400μm～500μm。