[發明專利]一種GaN異質結場效應晶體管芯片及其制備方法

在審

• 申請號: 202010799672.9
• 申請日: 2020-08-11
• 公開（公告）號: CN112117325A
• 公開（公告）日: 2020-12-22
• 發明（設計）人: 施金汕;錢虓;林曦
• 申請（專利權）人: 蘇州伯嘉半導體科技有限公司
• 主分類號: H01L29/423
• 分類號: H01L29/423;H01L29/778;H01L21/28;H01L21/335
• 代理公司: 北京遠大卓悅知識產權代理有限公司 11369
• 代理人: 孔凡玲

1.一種GaN異質結場效應晶體管芯片，包括：

襯底(1)；

位于所述襯底(1)上的緩沖層；

位于所述緩沖層上主要由第一半導體層與第二半導體層組成的異質結構；

位于所述異質結構上的源極(9)及漏極(10)；以及

位于所述異質結構上所述源極(9)與所述漏極(10)之間的柵極(6)；其特征在于，

所述柵極(6)位于所述第二半導體層上，所述柵極(6)所在區域的所述第二半導體層厚度小于所述第二半導體層上其余任意區域的厚度。

2.如權利要求1所述的晶體管芯片，其特征在于，還包括pGaN層(5)，其位于所述柵極(6)與所述第二半導體層之間。

3.如權利要求1所述的晶體管芯片，其特征在于，所述第一半導體層包括GaN層(3)，所述第二半導體層包括AlGaN層(4)。

4.如權利要求1所述的晶體管芯片，其特征在于，所述柵極(6)所在區域的所述第二半導體層厚度為5nm～30nm。

5.如權利要求1所述的晶體管芯片，其特征在于，所述源極(9)與所述漏極(10)位于所述第二半導體層上。

6.如權利要求1所述的晶體管芯片，其特征在于，所述緩沖層包括AlN層(2)。

7.一種如權利要求1-6中任一項所述晶體管芯片的制造方法，其特征在于，包括如下步驟：

1)在襯底(1)的晶圓上依次外延生長緩沖層及異質結構形成外延片；

2)在步驟1)所得外延片，通過刻蝕工藝將柵極(6)所在區域的第二半導體層減薄；

3)通過涂布、濺射、刻蝕形成柵極(6)；

4)進行表面鈍化處理；

5)通過涂布、濺射、刻蝕形成歐姆接觸的源極(9)和漏極(10)；

6)進行快速退火RTP工藝。

8.如權利要求7所述的制造方法，其特征在于，步驟4)包括：對晶圓表面進行鈍化處理，形成二氧化硅(SiO2)保護層(7)；涂布光刻膠，曝光歐姆金屬區域后，通過刻蝕二氧化硅保護層(7)，以預留歐姆接觸的表面位置。

9.如權利要求7所述的制造方法，其特征在于，步驟3)包括：

外延片表面進行p型摻雜氮化鎵的pGaN層(5)的外延生長；

對pGaN層(5)表面涂布光刻膠，曝光pGaN柵極區域及進行刻蝕以形成p型柵極；

曝光pGaN柵極區域和濺射Ti/TiN金屬層。涂光刻膠，曝光柵極金屬區域后進行刻蝕Ti/TiN金屬層形成金屬柵極(6)。

10.如權利要求8所述的制造方法，其特征在于，步驟5)包括：

涂布光刻膠，曝光源極和漏極歐姆接觸圖形區域和顯影，濺射歐姆接觸金屬；

涂布光刻膠，再次曝光歐姆金屬區域和顯影，刻蝕金屬形成金屬源極(9)和金屬漏極(10)；

其中，歐姆接觸金屬包括Ti/TiN或Ti/Al/Ni/Au。