[發明專利]高電子遷移率晶體管及其制造方法

有效

• 申請號: 202010848580.5
• 申請日: 2020-08-21
• 公開（公告）號: CN112053954B
• 公開（公告）日: 2023-08-01
• 發明（設計）人: 許明偉
• 申請（專利權）人: 深圳市匯芯通信技術有限公司
• 主分類號: H01L21/335
• 分類號: H01L21/335;H01L21/28;H01L21/56;H01L23/31;H01L29/423;H01L29/778
• 代理公司: 廣州三環專利商標代理有限公司 44202
• 代理人: 熊永強

本申請實施例公開了一種高電子遷移率晶體管及其制造方法，方法包括：提供晶圓，在該晶圓的上端面采用光刻刻蝕工藝形成柵極槽，并在該柵極槽的上端面沉積柵極金屬和鈍化層，采用光刻刻蝕工藝形成柵極；采用回刻工藝在該柵極兩側形成自對準工藝所需的柵極側墻；沉積源極和漏極金屬層，使得該源極和漏極金屬層覆蓋該鈍化層以及該側墻，得以自對準形成源漏接觸，刻蝕該源極和漏極金屬層，以形成源極和漏極，得到該高電子遷移率晶體管。通過設置于柵極上方的鈍化層以及柵極兩側的側墻，將柵極與源極和漏極隔離開，縮小柵極尺寸的同時，縮小柵極與源漏極之間的距離，以此縮小高電子遷移率晶體管HEMT的尺寸，減少寄生電阻，提升HEMT器件性能。

技術領域

本申請涉及本發明涉及電子技術領域，尤其涉及一種高電子遷移率晶體管(HEMT，High?Electron?Mobility?Transistor)及其制造方法。

背景技術

繼第一代Ge、Si半導體材料和第二代GaAs、InP化合物半導體材料之后，GaN(氮化鎵)作為第三代半導體材料，以高擊穿場強、高熱穩定性、高電子飽和漂移速度等出色的性能在集成器件制作領域有著廣泛的應用。AlGaN/GaN(氮化鋁鎵/氮化鎵)半導體異質結構，在界面處產生具有很高載流子濃度和遷移率的二維電子氣(2DEG，Two-DimensionalElectron?Gas)，被認為是制作高功率射頻器件和耐高壓開關器件的最佳材料。

目前，在制作HEMT的柵極以及源漏極時，使用常規光刻工藝會使得源漏極與柵極之間的距離較大而且穩定性受到套刻偏差的限制，從而導致高電子遷移率晶體管HEMT器件尺寸較大，而且寄生電阻較大，影響器件性能。

發明內容

本申請實施例提供了一種高電子遷移率晶體管及其制造方法。通過將光刻工藝與自對準技術相結合，進一步縮小HEMT器件尺寸。

第一方面，一種高電子遷移率晶體管制造方法，其特征在于，所述方法包括：

提供晶圓，在所述晶圓的上端面采用光刻刻蝕工藝形成柵極槽，并在所述柵極槽的上端面沉積柵極金屬和鈍化層，采用光刻刻蝕工藝形成柵極；

采用回刻工藝在所述柵極外表面形成自對準工藝所需的柵極側墻；

沉積源極和漏極金屬層，使得所述源極和漏極金屬層覆蓋所述鈍化層以及所述側墻，得以自對準形成源漏接觸，刻蝕所述源極和漏極金屬層，以形成源極和漏極，得到所述高電子遷移率晶體管；

其中，所述源極與所述柵極通過所述側墻以及所述鈍化層隔離，所述漏極與所述柵極通過所述側墻以及所述鈍化層隔離。

優選的，所述采用回刻工藝在所述柵極兩側形成側墻，包括：在所述柵極的外表面沉積側墻介質層；刻蝕所述側墻介質層至預設厚度，得到柵極側墻。

優選的，所述晶圓包括外延結構，其中，所述外延結構從靠近所述晶圓的端面至上依次為：緩沖層或過渡層，溝道層、勢壘層。

優選的，所述方法還包括：在所述外延結構的上端面制作第一介質層，所述第一介質層為SiNx或Al2O3；在所述第一介質層的上端面制作第二介質層，所述第二介質層為SiO2。

優選的，所述在所述晶圓的上端面采用光刻工藝形成柵極，包括：采用光刻工藝并刻蝕所述第二介質層，形成柵極槽；在所述第二介質層的上端面沉積柵極金屬層；在所述柵極金屬層的上端面沉積鈍化層；采用光刻工藝并刻蝕所述鈍化層以及所述柵極金屬層，形成柵極。

優選的，所述柵極金屬層的厚度為200nm，所述鈍化層的厚度為250nm～700nm。

優選的，所述側墻介質層厚度為大于或等于200nm；所述側墻的預設厚度小于或等于50nm。

優選的，所述采用回刻工藝在所述柵極外表面形成側墻之后，所述方法還包括：刻蝕所述第二介質層、第一介質層以及所述勢壘層。