[發明專利]一種氮化鎵高電子遷移率晶體管及其制備方法

在審

• 申請號: 202011638927.X
• 申請日: 2020-12-31
• 公開（公告）號: CN112768358A
• 公開（公告）日: 2021-05-07
• 發明（設計）人: 趙成;韓亞;孫越;王思元;王毅
• 申請（專利權）人: 揚州揚杰電子科技股份有限公司
• 主分類號: H01L21/335
• 分類號: H01L21/335;H01L29/06;H01L29/417;H01L29/423;H01L29/778
• 代理公司: 揚州市蘇為知識產權代理事務所(普通合伙) 32283
• 代理人: 郭翔

1.一種氮化鎵高電子遷移率晶體管的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

1）準備基板；

2）在步驟1）的基板上生長過渡層；

3）在所述過渡層上從下而上依次生長漂移層、歐姆接觸層；

4）刻蝕歐姆接觸層和漂移層，形成漂移通道內隔離層溝槽與漂移通道外隔離層溝槽；

5）采用等離子體增強化學氣相沉積方法填充漂移通道內隔離層溝槽和漂移通道外隔離層溝槽，形成漂移通道內隔離層和漂移通道外隔離層；

6）刻蝕漂移通道內隔離層之間的歐姆接觸層和漂移層，形成有源區凹槽；

7）在有源區凹槽的底部淀積形成電流阻擋層；

8）刻蝕電流阻擋層的中部，形成電流阻擋層孔徑；

9）在有源區凹槽內再生長氮化鎵外延層，所述氮化鎵外延層填充電流阻擋層孔徑并連通電流阻擋層下方的漂移層，再形成-通道層；

10）在通道層上生長勢壘層；

11）在勢壘層的兩端刻蝕勢壘層并延伸至通道層，形成源極溝槽；

12）采用光刻方法形成用于源極溝槽金屬淀積的光刻膠掩模層，并采用電子束濺射或者磁控濺射方法淀積源極金屬層填充源極溝槽，通過剝離方法形成源極；

13）刻蝕勢壘層上柵極所在區域，形成柵極溝槽；

14）采用光刻方法形成用于柵極電極金屬淀積的光刻膠掩模層，并采用電子束濺射或者磁控濺射方法淀積柵極電極金屬層，通過剝離方法形成柵極電極；

15）采用光刻方法形成用于源極電極和漏極電極金屬淀積的光刻膠掩模層，并采用電子束濺射或者磁控濺射方法淀積源極電極和漏極電極金屬層，通過剝離方法形成源極電極、漏極電極；

16）采用高溫退火的方法形成源極電極、漏極電極與相應半導體層的歐姆接觸。

2.一種氮化鎵高電子遷移率晶體管，其特征在于，包括從下而上依次相接設置的基板、過渡層、漂移層、電流阻擋層、通道層、勢壘層、歐姆接觸層和金屬電極層；

所述電流阻擋層的內側的中部設有電流阻擋層孔徑；

所述電流阻擋層的外側由內而外依次設有漂移通道內隔離層、通道漂移層和漂移通道外隔離層；

所述歐姆接觸層設置在所述金屬電極層下方，位于所述漂移通道內隔離層與漂移通道外隔離層之間；

所述金屬電極層包括源極、源極電極、漏極電極和柵極電極；

所述源極位于勢壘層外側，并穿通勢壘層嵌入通道層內；

所述源極電極位于源極的上端并與源極相連；

所述漏極電極位于歐姆接觸層的上端并與歐姆接觸層相接；

所述柵極電極位于勢壘層上端的中部并嵌入勢壘層。

3.根據權利要求2所述的一種氮化鎵高電子遷移率晶體管，其特征在于，所述基板包括Si基板、SiC基板或藍寶石基板。

4.根據權利要求2所述的一種氮化鎵高電子遷移率晶體管，其特征在于，所述過渡層包括AlN外延層。

5.根據權利要求4所述的一種氮化鎵高電子遷移率晶體管，其特征在于，還包括設置在所述AlN外延層上的AlGaN外延層。

6.根據權利要求2所述的一種氮化鎵高電子遷移率晶體管，其特征在于，所述通道漂移層、漂移層、電流阻擋層孔徑和通道層為N^―-GaN外延層；

所述勢壘層為AlGaN外延層；

所述歐姆接觸層為N⁺-GaN外延層。

7.根據權利要求2所述的一種氮化鎵高電子遷移率晶體管，其特征在于，所述漂移通道內隔離層、漂移通道外隔離層和電流阻擋層分別為二氧化硅層。

8.根據權利要求2所述的一種氮化鎵高電子遷移率晶體管，其特征在于，所述漂移通道內隔離層、漂移通道外隔離層和電流阻擋層分別為氮化硅層。

9.根據權利要求2所述的一種氮化鎵高電子遷移率晶體管，其特征在于，所述源極為Ti/Au雙金屬層；

所述柵極電極為Ni/Au雙金屬層。

10.根據權利要求2所述的一種氮化鎵高電子遷移率晶體管，其特征在于，所述源極電極和漏極電極分別為Ti/Al/Ti/Au多金屬層或Cr/Al/Ti/Au多金屬層。