[發(fā)明專(zhuān)利]場(chǎng)效應(yīng)管及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010836655.8
• 申請(qǐng)日: 2020-08-19
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111952360B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-02-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳建國(guó);羅劍生
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 深圳方正微電子有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H01L29/423
• 分類(lèi)號(hào): H01L29/423;H01L29/778;H01L21/335
• 代理公司: 華進(jìn)聯(lián)合專(zhuān)利商標(biāo)代理有限公司 44224
• 代理人: 潘艷麗

本發(fā)明公開(kāi)了一種具有場(chǎng)效應(yīng)管及其制備方法。該場(chǎng)效應(yīng)管包括外延層、柵介質(zhì)層、柵極場(chǎng)板、源極和漏極，外延層包括襯底和在襯底上依次層疊設(shè)置的溝道層、勢(shì)壘層和鈍化層，柵介質(zhì)層設(shè)置于鈍化層上，源極和漏極設(shè)置于柵介質(zhì)層的相對(duì)兩側(cè)；柵介質(zhì)層中設(shè)有暴露出部分鈍化層的窗口，窗口靠近漏極的側(cè)壁設(shè)置為擊穿電壓增強(qiáng)結(jié)構(gòu)，在擊穿電壓增強(qiáng)結(jié)構(gòu)中，沿遠(yuǎn)離鈍化層的方向，側(cè)壁與漏極間的距離逐漸減小；柵極場(chǎng)板覆蓋窗口的側(cè)壁并與鈍化層接觸。場(chǎng)效應(yīng)管能夠有效改善柵極靠近漏極附近存在極高電場(chǎng)峰值的問(wèn)題，提高場(chǎng)效應(yīng)管器件的擊穿電壓。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種場(chǎng)效應(yīng)管及其制備方法。

背景技術(shù)

氮化鎵材料和器件具備高頻、高效、耐高壓、耐高溫、抗輻射能力強(qiáng)等優(yōu)越性能，契合節(jié)能減排、智能制造、信息安全等國(guó)家重大戰(zhàn)略需求。其特別適合制作高耐壓、高耐溫、高頻、大功率電子器件，例如，場(chǎng)效應(yīng)管即是其中一種極具代表性的電子器件。

傳統(tǒng)的場(chǎng)效應(yīng)管通常包括設(shè)置柵極之下的鈍化層，鈍化層下還設(shè)有勢(shì)壘層和溝道層，二維電子氣(2DEG)形成于勢(shì)壘層和溝道層之間。然而該結(jié)構(gòu)的場(chǎng)效應(yīng)管中存在固有缺陷，其中器件溝道中的電場(chǎng)強(qiáng)度的分布會(huì)發(fā)生畸變，尤其是在柵極靠近漏極附近存在極高電場(chǎng)峰值，導(dǎo)致器件在操作時(shí)的實(shí)際擊穿電壓遠(yuǎn)低于理論期望值。

發(fā)明內(nèi)容

基于此，有必要對(duì)場(chǎng)效應(yīng)管的柵介質(zhì)層結(jié)構(gòu)進(jìn)行進(jìn)一步設(shè)計(jì)，以提高器件的擊穿電壓，并且對(duì)應(yīng)提供一種制備方法。

一種場(chǎng)效應(yīng)管，其包括外延層、柵介質(zhì)層、柵極場(chǎng)板、源極和漏極，所述外延層包括襯底和在所述襯底上依次層疊設(shè)置的溝道層、勢(shì)壘層和鈍化層，所述柵介質(zhì)層設(shè)置于所述鈍化層上，所述源極和所述漏極設(shè)置于所述柵介質(zhì)層的相對(duì)兩側(cè)；

所述柵介質(zhì)層中設(shè)有暴露出部分所述鈍化層的窗口，所述窗口靠近所述漏極的側(cè)壁設(shè)置為擊穿電壓增強(qiáng)結(jié)構(gòu)，在所述擊穿電壓增強(qiáng)結(jié)構(gòu)中，沿遠(yuǎn)離所述鈍化層的方向，所述側(cè)壁與所述漏極間的距離逐漸減小；

所述柵極場(chǎng)板覆蓋所述窗口的側(cè)壁并與所述鈍化層接觸。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述擊穿電壓增強(qiáng)結(jié)構(gòu)具有變化段，在所述變化段中，沿遠(yuǎn)離所述鈍化層的方向，所述側(cè)壁與所述漏極間的距離連續(xù)減小。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，在所述變化段中，所述連續(xù)減小的方式為線性減小。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述擊穿電壓增強(qiáng)結(jié)構(gòu)具有多段所述變化段，相鄰的所述變化段的側(cè)壁以平行于所述鈍化層的平面連接。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，各所述變化段的底端和頂端的連線與所述鈍化層表面之間的夾角≤60°。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述變化段的底端與頂端之間的高度差為

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述柵介質(zhì)層的材料是二氧化硅，所述二氧化硅晶格中具有晶格缺陷，且在單個(gè)所述變化段中，距所述鈍化層越遠(yuǎn)，所述二氧化硅晶格中缺陷越多；和/或

所述柵介質(zhì)層的厚度為

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述鈍化層的材料是氮化硅；和/或

所述鈍化層的厚度為

在其中一個(gè)實(shí)施例中，在所述襯底和所述溝道層之間還設(shè)置有緩沖層，所述緩沖層的材料是氮化鎵。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述窗口靠近所述源極的側(cè)壁也設(shè)置有與所述擊穿電壓增強(qiáng)結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步，一種上述場(chǎng)效應(yīng)管的制備方法，其包括如下步驟：制備外延層，所述外延層包括襯底和在所述襯底上依次層疊設(shè)置的溝道層、勢(shì)壘層和鈍化層，在所述鈍化層上制備柵介質(zhì)層，及在所述柵介質(zhì)層兩側(cè)分別制備源極和漏極；