[發明專利]帶有肖特基結型場板的高電子遷移率晶體管及其制造方法

在審

• 申請號: 201911395004.3
• 申請日: 2019-12-30
• 公開（公告）號: CN110943127A
• 公開（公告）日: 2020-03-31
• 發明（設計）人: 賀潔;王書昶;張雄;黃飛明;勵曄
• 申請（專利權）人: 無錫硅動力微電子股份有限公司
• 主分類號: H01L29/778
• 分類號: H01L29/778;H01L21/335;H01L29/40
• 代理公司: 無錫市大為專利商標事務所(普通合伙) 32104
• 代理人: 曹祖良;涂三民

本發明涉及一種帶有肖特基結型場板的高電子遷移率晶體管及其制造方法，它包括襯底、緩沖層、勢壘層、源極金屬、漏極金屬、第一鈍化層、第二鈍化層、P型柵極、柵極金屬與肖特基結型場板。本發明結構器件的P型柵極末端處的電場峰值得到了明顯的降低，因此本發明結構器件具有更高的可靠性。本發明將肖特基結型場板和柵極金屬采用同一種金屬、同一步工藝制備完成，使得帶有肖特基結型場板的高電子遷移率晶體管制備成本得到了降低，并且可以與傳統高電子遷移率晶體管制備工藝相互兼容。

技術領域

本發明涉及功率半導體器件技術領域，本發明具體涉及一種適用于打印機、電動機、平板顯示器等高電壓、低電流領域的帶有肖特基結型場板的高電子遷移率晶體管及其制造方法。

背景技術

基于氮化鎵材料的高電子遷移率晶體管（HEMT）具有擊穿電壓高、電子遷移率高、開關速度快、工藝步驟簡單等優點，在功率半導體器件領域具有廣泛的應用前景。然而，HEMT器件在工作狀態下會承受高強度的電場應力，使得器件長期工作過程中會產生界面損傷，使器件的性能下降，甚至損壞。因此，通過設計提高器件的可靠性是器件設計人員關注的一個重要問題。

現有研究表明，HEMT器件在工作時器件柵極末端存在較大的電場峰值，在器件工作狀態下，柵極末端的強電場會導致該區域產生大量的界面態，導致器件性能下降，帶來可靠性問題。目前，解決該問題的方法是增加柵極場板，屏蔽器件柵極末端的強電場。傳統的帶有柵極場板的HEMT器件結構，如圖1所示，在襯底1的上表面固定有緩沖層2，在緩沖層2的上表面固定有勢壘層3，在勢壘層3的上表面固定有源極金屬4、鈍化層6、P型柵極7與漏極金屬5，源極金屬4的右端面與鈍化層6的左端面相接，鈍化層6覆蓋P型柵極7，鈍化層6的右端面與漏極金屬5的左端面相接；在延伸到P型柵極7上方的鈍化層6上開設有連通孔，在連通孔內以及鈍化層6的上表面設有柵極金屬8。然而，傳統柵極場板的效果有限，器件柵極末端依然會存在較強的電場，使得傳統器件依然存在較為嚴重的可靠性問題。

發明內容

本發明的目的之一是克服現有技術中存在的不足，提供一種具有高可靠性的帶有肖特基結型場板的高電子遷移率晶體管。

本發明的另一目的是提供一種帶有肖特基結型場板的高電子遷移率晶體管的制造方法。

按照本發明提供的技術方案，所述帶有肖特基結型場板的高電子遷移率晶體管，包括襯底、緩沖層、勢壘層、源極金屬、漏極金屬、第一鈍化層、第二鈍化層、P型柵極、柵極金屬與肖特基結型場板；

在襯底的上表面固定有緩沖層，在緩沖層的上表面固定有勢壘層，在勢壘層的上表面固定有源極金屬、第一鈍化層、P型柵極、肖特基結型場板、第二鈍化層與漏極金屬，源極金屬的右端面與第一鈍化層的左端面相接，第一鈍化層的右端部分延伸到P型柵極的上方，P型柵極的右端面與肖特基結型場板的左端面相接，肖特基結型場板的右端部分延伸到第二鈍化層的上方，第二鈍化層的右端面與漏極金屬的左端面相接；

在延伸到P型柵極上方的第一鈍化層上開設有連通孔，在連通孔內以及P型柵極上方的第一鈍化層的上表面設有柵極金屬，且柵極金屬和肖特基結型場板采用同一種金屬制作。

作為優選，所述源極金屬的厚度大于第一鈍化層的厚度。

作為優選，所述漏極金屬的厚度大于第二鈍化層的厚度。

作為優選，所述肖特基結型場板采用功函數在4.6eV~5.8eV之間的金屬。

一種帶有肖特基結型場板的高電子遷移率晶體管的制備方法包括以下步驟：

第一步：利用等離子體增強化學氣相沉積設備，在由襯底、緩沖層和勢壘層組成的晶圓的上表面沉積P型氮化鎵層；

第二步：利用光刻工藝將P型柵極區域以外的P型氮化鎵層刻蝕掉而形成P型柵極；

第三步：利用等離子體增強化學氣相沉積設備，在勢壘層和P型柵極的上表面沉積出鈍化層；