[發明專利]一種氮化物高電子遷移率晶體管及其制作方法

有效

• 申請號: 202110543404.5
• 申請日: 2021-05-19
• 公開（公告）號: CN113314590B
• 公開（公告）日: 2023-03-21
• 發明（設計）人: 薛軍帥;孫志鵬;郝躍;張進成;楊雪妍;姚佳佳;吳冠霖;李祖懋
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: H01L29/06
• 分類號: H01L29/06;H01L29/20;H01L29/423;H01L29/778;H01L21/335;H01L23/373
• 代理公司: 陜西電子工業專利中心 61205
• 代理人: 王品華;李勇軍

1.一種氮化物高電子遷移率晶體管的制作方法，其特征在于，包括如下步驟：

1)在外延片上，利用金屬有機物化學氣相淀積技術依次生長成核層、緩沖層、AlPN犧牲層；

2)使用金屬有機物化學氣相淀積技術在AlPN犧牲層上生長背勢壘層(3)；

3)使用金屬有機物化學氣相淀積技術在背勢壘層上生長溝道層(4)；

4)使用金屬有機物化學氣相淀積技術在溝道層上生長插入層(5)；

5)使用金屬有機物化學氣相淀積技術在插入層上生長勢壘層(6)；

6)使用金屬有機物化學氣相淀積技術在勢壘層上生長勢壘保護層(7)；

7)采用原子層淀積技術在勢壘保護層上生長絕緣柵介質層(8)；

8)對絕緣柵介質層兩端進行干法刻蝕處理至AlN插入層上方，形成凹槽；再用分子束外延工藝在凹槽區域生長厚度為7nm-53nm的Si摻雜n型GaN層，Si的摻雜濃度為(0.5-1)×10²⁰cm^-3；并進行濃度為(0.5-1)×10²⁰cm^-3的n型Si離子注入，形成歐姆接觸區域；

9)采用電子束蒸發技術在兩個歐姆接觸區域先淀積歐姆接觸金屬Ti/Al/Ni/Au，再在830℃氮氣氣氛下退火，形成源電極和漏電極；

10)采用電子束蒸發技術在絕緣柵介質層(8)上淀積Ni/Au金屬組合，形成柵電極；

11)在絕緣柵介質層(8)和柵源漏電極上方及器件表面覆蓋光刻膠保護層；

12)在光刻膠保護層上制作掩膜，使用RIE干法刻蝕技術刻蝕處理至AlPN犧牲層，形成刻蝕通道，并在該通道內利用氧化性氣體刻蝕AlPN犧牲層；

13)在光刻膠保護層上制作粘附層，將臨時載體晶片固定在該粘附層上，將緩沖層與背勢壘層分離；

14)將分離后的背勢壘層(3)表面加工到納米級粗糙度，并在其表面淀積鍵合層(2)，再采用晶圓鍵合技術將具有高熱導率的襯底(1)鍵合到鍵合層(2)下表面，通過濕法腐蝕工藝去除保護層，完成器件制作。

2.如權利要求1所述的方法，其特征在于：

所述1)中的外延片采用硅、藍寶石和碳化硅中的任意一種，其具有低熱導率；

所述1)中的成核層采用AlN；或者，所述成核層采用AlN、AlGaN和AlN/AlGaN超晶格的復合層；

所述1)中的緩沖層，采用GaN，其厚度為500nm-2000nm。

3.如權利要求1所述的方法，其特征在于：所述1)中的犧牲層，采用P組分x為5％-15％之間，厚度為10nm-100nm的AlP_xN_1-x。

4.如權利要求1所述的方法，其特征在于：

所述11)中的保護層，采用光刻膠，厚度為100nm-500nm；

所述13)中的粘附層，采用聚酰亞胺雙面膠帶。

5.如權利要求1所述的方法，其特征在于：

所述1)中的金屬有機物化學氣相淀積，其工藝條件是：溫度為1100℃-1200℃，壓強為40Torr，氨氣流量為2000sccm，鋁源流量為20sccm，鎵源流量為90sccm-120sccm，磷源流量為10μmol/min-30μmol/min，氫氣流量為3000sccm；

所述2)中的金屬有機物化學氣相淀積，其工藝條件是：溫度為1100℃-1200℃，壓強為40Torr，氨氣流量為2000sccm，鋁源流量為10sccm-30sccm，鎵源流量為90sccm-100sccm，氫氣流量為3000sccm。