氮化镓场效应晶体管的制作方法及氮化镓场效应晶体管与流程

本发明涉及半导体技术，尤其涉及一种氮化镓场效应晶体管的制作方法及氮化镓场效应晶体管。

背景技术：

随着高效完备的功率转换电路和系统需求的日益增加，具有低功耗和高速特性的功率器件最近吸引了很多关注。gan是第三代宽禁带半导体材料，由于其具有大禁带宽度(3.4ev)、高电子饱和速率(2e7cm/s)、高击穿电场(1e10v/cm-3e10v/cm)，较高热导率，耐腐蚀和抗辐射性能，在高压、高频、高温、大功率和抗辐照环境条件下具有较强的优势，被认为是研究短波光电子器件和高压高频率大功率器件的最佳材料。因此，以氮化镓以及铝氮化镓为基础材料的氮化镓场效应晶体管(galliumnitridefield-effecttransistor)具有好的散热性能、高的击穿电场、高的饱和速度，氮化镓场效应晶体管在大功率高频能量转换和高频微波通讯等方面有着远大的应用前景。

由于gan材料的带隙较宽和非掺杂本征材料的使用使得具有低欧姆接触电阻的氮化镓场效应晶体管较难获得.而对于大功率高频器件,低的接触电阻能够产生较低的热量并且能够使器件的可靠性较高，所以欧姆接触工艺属于氮化镓场效应晶体管的关键工艺。

技术实现要素：

本发明提供一种氮化镓场效应晶体管的制作方法及氮化镓场效应晶体管，以提供可靠性较高的氮化镓场效应晶体管。

本发明第一个方面提供一种氮化镓场效应晶体管的制作方法，包括：

在氮化镓基底上形成钝化层；

在所述钝化层中形成欧姆接触电极，所述欧姆接触电极的底部接触所述 氮化镓基底，所述欧姆接触电极包括自下而上依次形成的ti层、alsi层和mo层；

在所述钝化层中和所述氮化镓基底中形成栅极，所述栅极的底部位于所述氮化镓基底中。

本发明另一个方面提供一种氮化镓场效应晶体管，包括：

氮化镓基底；

钝化层，形成在所述氮化镓基底上；

欧姆接触电极，形成于所述钝化层中，所述欧姆接触电极的底部接触所述氮化镓基底，所述欧姆接触电极包括自下而上依次形成的ti层、alsi层和mo层；

栅极，形成于所述钝化层中，所述栅极的底部位于所述氮化镓基底中。

由上述技术方案可知，本发明提供的氮化镓场效应晶体管的制作方法及氮化镓场效应晶体管，采用包括ti层、alsi层和mo层的欧姆接触电极，由于alsi作为欧姆接触电极中的一部分，其能够得到较低的欧姆接触电阻，例如比现有技术中的al更容易得到较低的欧姆接触电阻，而mo作为势垒金属，其硬度使得欧姆接触电极在经过退火工艺之后几乎不会产生变形，因此可使氮化镓场效应晶体管的表面有更好的形貌，进而能够提高欧姆接触电阻的可靠性，改善氮化镓场效应晶体管的整体性能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为根据本发明一实施例的氮化镓场效应晶体管的制作方法的制作方法；

图2a至图2g为根据本发明另一实施例的氮化镓场效应晶体管的制作方法的制作方法中各个步骤的剖面结构示意图；

图3为根据本发明再一实施例的氮化镓场效应晶体管的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

本实施例提供一种氮化镓场效应晶体管的制作方法，用于制作氮化镓场效应晶体管。

如图1所示，为根据本实施例的氮化镓场效应晶体管的制作方法的流程示意图。该氮化镓场效应晶体管的制作方法包括：

步骤101，在氮化镓基底上形成钝化层。

该氮化镓基底可以是现有技术中任意一种用于制作氮化镓场效应晶体管的基底。本实施例中该氮化镓基底可以包括自下而上依次形成的si衬底、gan层和algan层。

本实施例的钝化层用于保护金属表面不易被氧化，进而延缓金属的腐蚀速度，能够提高半导体器件的可靠性。该钝化层的材料可以采用现有技术中用于形成氮化镓场效应晶体管的任一种材料，例如采用si3n4。

步骤102，在钝化层中形成欧姆接触电极，欧姆接触电极的底部接触氮化镓基底，欧姆接触电极包括自下而上依次形成的ti层、alsi层和mo层。

该步骤具体可以是：

在钝化层中形成欧姆接触孔，露出氮化镓基底；

在钝化层上和欧姆接触孔中依次沉积ti材料层、alsi材料层和mo材料层；

对ti(钛)材料层、alsi(硅化铝)材料层和mo(钼)材料层进行光刻，形成欧姆接触电极，欧姆电极的顶部高于钝化层。

更为具体地，可以采用磁控溅射的方法在欧姆接触孔中依次沉积ti层、alsi层和mo层。

步骤103，在钝化层中和氮化镓基底中形成栅极，栅极的底部位于氮化镓基底中。

例如，若氮化镓基底包括自下而上依次形成的si衬底、gan层和algan层，则栅极的底部可以位于algan层中。

根据本实施例的氮化镓场效应晶体管的制作方法，采用包括ti层、alsi层和mo层的欧姆接触电极，由于alsi作为欧姆接触电极中的一部分，其能够得到较低的欧姆接触电阻，例如比现有技术中的al更容易得到较低的欧姆接触电阻，而mo作为势垒金属，其硬度使得欧姆接触电极在经过退火工艺之后几乎不会产生变形，因此可使氮化镓场效应晶体管的表面有更好的形貌，进而能够提高欧姆接触电阻的可靠性，改善氮化镓场效应晶体管的整体性能。

实施例二

本实施例对上述实施例的氮化镓场效应晶体管的制作方法做进一步补充说明。如图2a至2g所示，为根据本实施例的氮化镓场效应晶体管的制作方法中各个步骤的剖面结构示意图。

如图2a所示，在氮化镓基底201上形成钝化层202。

本实施例中，氮化镓基底包括自下而上依次形成的si衬底2011、gan层2012和algan层2013。具体可以在algan层2013的势垒层表面形成一层si3n4层作为钝化层202。

如图2b所示，在钝化层202中形成欧姆接触孔203，露出基底201。

在形成欧姆接触孔203之后，还可以对欧姆接触孔203进行表面处理。

举例来说，可以用采用干法刻蚀钝化层202，刻蚀气体为sf6(sulfurhexafluoride，六氟化硫)，刻蚀功率为10w，刻蚀压强为100mt。此外，可以用采用氢氟酸液体、氨水和盐酸的混合液体对欧姆接触孔进行表面处理，其中氢氟酸液体是稀释的氢氟酸(dilutedhf)。如2b所示的两个欧姆接触孔203，其中一个可以作为源端接触孔，另外一个作为漏端接触孔。

该步骤2b所形成的半导体器件为第一器件210。

如图2c所示，在第一器件210上依次沉积ti层、alsi层和mo层，形成欧姆金属材料层204。

具体可以采用磁控溅射工艺在第一器件210上沉积各层金属以形成金属材料层204。

如图2d所示，对欧姆金属材料层204进行光刻、刻蚀等工艺，形成欧姆接触电极205。

在形成欧姆接触电极205之后，可以进行退火工艺，进行形成欧姆接触良好的欧姆接触电极205。该退火工艺具体可以是在840℃的条件下，在n2环境下退火30秒。

如图2e所示，在氮化镓基底201和钝化层202中形成栅极孔206。

该栅极孔206与欧姆接触电极205间隔设置。举例来说，可以采用干法刻蚀si3n4层202和部分algan层2013，形成栅极孔206。然后，采用盐酸(hcl)清洗该栅极孔206。

如图2f所示，在栅极孔206中形成栅介质层207。

举例来说，可以采用等离子体增强化学气相沉积(plasmaenhancedchemicalvapordeposition，pecvd)在栅极孔206中形成栅介质层207。采用si3n4作为栅介质层207的材料，其介电常数较高，与氮化镓衬底201间具有良好的界面和高热稳定性，能够保证氮化镓场效应晶体管的可靠性。

如图2g所示，在栅介质层207上形成栅极金属208。

该栅极金属208可以包括多层金属，例如采用磁控溅射镀膜工艺，沉积依次在栅介质层207上沉积ni层和au层作为栅极金属208的材料层，并通过对金属的光刻、刻蚀等工艺，形成栅极金属208。具体如何进行光刻和刻蚀工艺属于现有技术，在此不再赘述。

根据本实施例的氮化镓场效应晶体管的制作方法中，采用包括ti层、alsi层和mo层的欧姆接触电极，由于alsi作为欧姆接触电极中的一部分，其能够得到较低的欧姆接触电阻，例如比现有技术中的al更容易得到较低的欧姆接触电阻，而mo作为势垒金属，其硬度使得欧姆接触电极在经过退火工艺之后几乎不会产生变形，因此可使氮化镓场效应晶体管的表面有更好的形貌，进而能够提高欧姆接触电阻的可靠性，改善氮化镓场效应晶体管的整体性能。此外，通过对欧姆接触孔203和栅极接触孔206分别进行清洗，能够去除欧姆接触孔203和栅极接触孔206中的杂质，进而避免这些杂质影响氮化镓场效应晶体管的性能，保证了氮化镓场效应晶体管的可靠性。

实施例三

本实施例提供一种氮化镓场效应晶体管，例如采用实施例一或实施例二的制作方法形成本实施例的氮化镓场效应晶体管。

如图3所示，为根据本实施例的氮化镓场效应晶体管的结构示意图。该 氮化镓场效应晶体管包括氮化镓基底301、钝化层302、欧姆接触电极303和栅极。

其中，钝化层302形成在氮化镓基底301上；欧姆接触电极303形成于钝化层302中，欧姆接触电极303的底部接触氮化镓基底301，欧姆接触电极303包括自下而上依次形成的ti层、alsi层和mo层；栅极形成于钝化层302中，栅极的底部位于氮化镓基底301中，如图3所示，栅介质层3041的底部位于氮化镓基底301中。

可选地，本实施例的栅极包括自下而上依次形成的栅介质层3041和栅极金属3042。例如，首先沉积形成栅介质层3041，然后在栅介质层3041上采用磁控溅射方式形成栅极金属3042。其中，栅介质层3041的材料可以为si3n4，栅极金属3042的材料可以包括自下而上依次形成的ni层和au层

可选地，氮化镓基底301包括自下而上依次形成的si衬底、gan层和algan层。

可选地，钝化层302的材料为si3n4。

根据本实施例的氮化镓场效应晶体管，通过采用包括ti层、alsi层和mo层的欧姆接触电极，由于alsi作为欧姆接触电极中的一部分，其能够得到较低的欧姆接触电阻，例如比现有技术中的al更容易得到较低的欧姆接触电阻，而mo作为势垒金属，其硬度使得欧姆接触电极在经过退火工艺之后几乎不会产生变形，因此可使氮化镓场效应晶体管的表面有更好的形貌，进而能够提高欧姆接触电阻的可靠性，改善氮化镓场效应晶体管的整体性能。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：rom、ram、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。