[發(fā)明專利]GaN HEMT集成器件及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011644486.4
• 申請日: 2020-12-31
• 公開（公告）號: CN112768409B
• 公開（公告）日: 2023-03-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 許明偉;李海濱;樊曉兵
• 申請（專利權(quán)）人: 深圳市匯芯通信技術(shù)有限公司
• 主分類號: H01L21/8252
• 分類號: H01L21/8252;H01L21/84;H01L21/86;H01L27/085;H01L29/778
• 代理公司: 廣州三環(huán)專利商標(biāo)代理有限公司 44202
• 代理人: 熊永強(qiáng)

本申請實(shí)施例公開了一種GaNHEMT集成器件及其制備方法，該方法包括：在襯底上制備緩沖層，并在緩沖層上外延形成第一外延層和第二外延層；在第二外延層的上表面沉積第一介質(zhì)層和蓋帽層，該蓋帽層用于制備所述GaNHEMT器件的參考柵極；在參考柵極的外側(cè)形成柵極外墻，并根據(jù)參考柵極和柵極外墻為掩膜外延形成重?fù)诫s的第三外延層；將參考柵極制備為柵極以及制備源漏極?？梢?，本申請實(shí)施例，有利于制備低成本高產(chǎn)量的GaN射頻HEMT集成器件，縮小集成器件尺寸，實(shí)現(xiàn)全自對準(zhǔn)和小尺寸結(jié)構(gòu)的柵極工藝集成方法，減小源漏極到柵極的寄生電阻，提升GaN HEMT集成器件在射頻和毫米波應(yīng)用中的性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請涉及半導(dǎo)體器件工藝技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種GaN HEMT集成器件及其制備方法。

背景技術(shù)

氮化鎵(GaN)基半導(dǎo)體材料是繼硅(Si)和砷化鎵(GaAs)之后的第三代半導(dǎo)體材料。它具有禁帶寬度大、擊穿電場強(qiáng)、電子遷移率和電子飽和速率高等特點(diǎn)。在半導(dǎo)體光發(fā)射器件、探測器、光伏器件以及高電子遷移率晶體管(high electron mobilitytransistor，HEMT)等電子器件中具有特定優(yōu)勢。

GaN基HEMT集成器件具有工作溫度高、抗輻射能力強(qiáng)、損耗低、數(shù)模轉(zhuǎn)換效率高等優(yōu)勢，但是也存在制備成本、器件尺寸、寄生電阻等問題，從而影響其在射頻和毫米波中的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

本申請實(shí)施例提供了一種氮化鎵高電子遷移率晶體管集成器件及其制備方法，以期望制備低成本高產(chǎn)量的GaN射頻HEMT集成器件，縮小集成器件尺寸，實(shí)現(xiàn)全自對準(zhǔn)和小尺寸結(jié)構(gòu)的柵極工藝集成方法，減小源漏極到柵極的寄生電阻，提升GaN HEMT集成器件在射頻和毫米波應(yīng)用中的性能。

第一方面，本申請實(shí)施例提供一種氮化鎵高電子遷移率晶體管集成器件的制備方法，包括：

在襯底上制備緩沖層，并在所述緩沖層上外延形成第一外延層和第二外延層，所述第二外延層的禁帶比所述第一外延層的禁帶寬，所述第一外延層和所述第二外延層之間形成有二維電子氣導(dǎo)電溝道，所述緩沖層、所述第一外延層和所述第二外延層由下而上依次置于所述襯底的上表面；

在所述第二外延層的上表面沉積第一介質(zhì)層和蓋帽層，所述蓋帽層用于制備所述GaN HEMT器件的參考柵極，所述蓋帽層包括第一薄膜層和第二介質(zhì)層，所述第一介質(zhì)層、所述第一薄膜層和所述第二介質(zhì)層由下而上依次置于所述第二外延層的上表面，所述第一薄膜層包括以下至少一種：多晶硅層、非晶硅層、二氧化硅層、氮化硅層、氮氧化硅層；

在所述參考柵極的外側(cè)形成柵極外墻，并根據(jù)所述參考柵極和所述柵極外墻為掩膜外延形成重?fù)诫s的第三外延層，所述柵極外墻用于保護(hù)所述參考柵極，所述柵極外墻置于所述第一介質(zhì)層的上表面，所述第三外延層用于形成低電阻的源漏接觸區(qū)域以減小源漏極的接觸電阻，所述源漏接觸區(qū)域位于所述參考柵極的兩側(cè)；

將所述參考柵極制備為柵極以及在所述源漏接觸區(qū)域制備源漏極；其中，所述柵極與所述第一介質(zhì)層形成金屬-絕緣體-半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)或者所述柵極與所述第二外延層形成肖特基接觸，所述源漏極與所述第三外延層形成歐姆接觸。

第二方面，本申請實(shí)施例提供一種氮化鎵高電子遷移率晶體管集成器件，包括：襯底、緩沖層、第一外延層、第二外延層、第一介質(zhì)層、柵極外墻、重?fù)诫s的第三外延層、柵極和源漏極；其中，

所述第二外延層的禁帶比所述第一外延層的禁帶寬，所述第一外延層和所述第二外延層之間形成有二維電子氣導(dǎo)電溝道，所述緩沖層、所述第一外延層和所述第二外延層由下而上依次置于所述襯底的上表面；

所述第二外延層的上表面依次疊置所述第一介質(zhì)層和蓋帽層，所述蓋帽層用于制備所述GaNHEMT器件的參考柵極，所述蓋帽層包括第一薄膜層和第二介質(zhì)層，所述第一薄膜層和所述第二介質(zhì)層由下而上依次置于所述第一介質(zhì)層的上表面，所述第一薄膜層包括以下至少一種：多晶硅層、非晶硅層、二氧化硅層、氮化硅層、氮氧化硅層；