氮化镓晶体管的制作方法与流程

本发明涉及半导体器件的制造工艺技术领域，尤其涉及一种氮化镓晶体管的制作方法。

背景技术：

随着对功率转换电路需求的日益增加，具有低功耗、高速度等特性的功率器件已成为本领域的关注焦点。氮化镓(gan)是第三代宽禁带半导体材料，由于其具有大禁带宽度、高电子饱和速率、高击穿电场，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，gan晶体管成为功率器件中的研究热点。但是，由于传统的gan晶体管制作工艺存在缺陷，制作生成的gan晶体管功率效率较低，严重制约了gan晶体管的发展，因此，急需对传统工艺进行改进，以提高gan晶体管的功率效率。

技术实现要素：

本发明提供一种氮化镓晶体管的制作方法，用以优化传统的制作工艺，提高氮化镓晶体管的功率效率。

本发明提供的氮化镓晶体管的制作方法，包括：

在衬底表面上依次生长gan缓冲层、algan势垒层，并在所述algan势垒层的表面上生长gan冒层；

在所述gan冒层的表面上依次淀积氮化硅层和氧化层；

采用刻蚀工艺对预设的第一区域下的所述氧化层、氮化硅层以及所述gan冒层进行刻蚀，形成源漏极接触孔；

淀积源漏极金属层，并通过光刻工艺对位于预设的第二区域上的所述源漏极金属层进行刻蚀形成源漏极；

通过刻蚀工艺对预设的第三区域下的所述氧化层和所述氮化硅层进行刻 蚀，形成阳极接触孔，其中所述第三区域包含于所述第二区域；

淀积栅极金属，并通过光刻工艺对所述栅极金属进行刻蚀，形成栅极。

本发明提供的氮化镓晶体管的制作方法，首先通过在algan势垒层的表面上依次生长gan冒层、氮化硅层和氧化层；并对第一区域下的氧化层、氮化硅层以及gan冒层进行刻蚀，形成源漏极接触孔；再通过对位于预设的第二区域上的源漏极金属层进行刻蚀，形成源漏极；并于形成源漏极后，进一步通过刻蚀工艺和淀积工艺形成栅极，实现了抑制器件表面电荷，控制器件电流崩塌现象，抑制器件不稳定性的目的，能够提高器件的输出功率和功率效率。

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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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为本发明一实施例提供的氮化镓晶体管的制作方法的流程示意图；

图2为图1所示方法中生成gan缓冲层、algan势垒层和gan冒层后的结构示意图；

图3为图1所示方法中淀积氮化硅层和氧化层后的结构示意图；

图4为图1所示方法中形成源漏极接触孔后的结构示意图；

图5为图1所示方法中形成源漏极后的结构示意图；

图6为图1所示方法中形成栅极后的结构示意图。

附图标记：

1-衬底；2-gan缓冲层；3-algan势垒层；

4-gan冒层；5-氮化硅层；6-氧化层；

7-源漏极接触孔；8-源漏极金属层；9-栅极金属层。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅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做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。

本发明的说明书和权利要求书的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤的过程或方法不必限于清楚地列出的那些步骤而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程或方法固有的其它步骤。

图1为本发明一实施例提供的氮化镓晶体管的制作方法的流程示意图，如图1所示，本实施例提供的氮化镓晶体管的制作方法包括以下步骤：

步骤101、在衬底1的表面上依次生长gan缓冲层2、algan势垒层3，并在所述algan势垒层3的表面上生长gan冒层4。

具体的，本实施例中，衬底1优选为硅衬底。进一步的，图2为图1所示方法中生成gan缓冲层、algan势垒层和gan冒层后的结构示意图，如图2所示，本实施例中，通过在algan势垒层3上淀积一层gan冒层4，实现了抑制器件表面电荷，控制器件电流崩塌现象，抑制器件不稳定性的目的，提高了器件的输出功率和功率效率。

步骤102、在所述gan冒层4的表面上依次淀积氮化硅层5和氧化层6。

具体的，图3为图1所示方法中淀积氮化硅层和氧化层后的结构示意图，其中，图3所示结构可以通过如下方法获得：

首先，在低温(温度小于300摄氏度)的条件下，通过淀积工艺在gan冒层4的表面上淀积一层氮化硅层5。

其次，在淀积获得氮化硅层5之后，优选采用化学气相淀积的工艺在氮化硅层5的表面上淀积一层氧化层6。其中，本实施例中，氧化层6优选可以为电浆加强型二氧化四乙基正硅酸盐(peteos)氧化层。

步骤103、采用刻蚀工艺对预设的第一区域下的所述氧化层6、氮化硅层5以及所述gan冒层4进行刻蚀，形成源漏极接触孔7。

具体的，图4为图1所示方法中形成源漏极接触孔后的结构示意图，其 中，图4所示结构通过以下方式获得：

首先，在氧化层6的表面上，位于预设的第一区域以外的区域上涂抹光刻胶，并于涂抹光刻胶后，在光刻胶的阻挡下对第一区域下的氧化层6进行刻蚀，直至露出氮化硅层5为止，经此刻蚀后氧化层6在位于第一区域下的区域上形成氧化层开孔(第一氧化层开孔)。

在形成第一氧化层开孔后，继续采用刻蚀工艺对第一氧化层开孔内的氮化硅层5和gan冒层4进行刻蚀，并于刻蚀完成后去除光刻胶。此处刻蚀的程度以露出algan势垒层3为佳，即将位于algan势垒层3表面上方的且位于第一氧化层开孔内的氮化硅层5和gan冒层4刻蚀掉。经此刻蚀之后，即形成位于第一区域下方的源漏极接触孔7。

步骤104、淀积源漏极金属层8，并通过光刻工艺对位于预设的第二区域上的所述源漏极金属层8进行刻蚀形成源漏极。

具体的，图5为图1所示方法中形成源漏极后的结构示意图，其中，图5所示结构可以通过以下工艺获得：

采用气相淀积(优选电子束蒸发)的工艺在器件的表面上淀积一层源漏极金属层8，并于生成源漏极金属层8后在器件表面上位于预设的第二区域以外的区域上涂抹光刻胶，并在光刻胶的遮挡下对第二区域下的源漏极金属层8进行刻蚀，此处刻蚀程度以露出位于第二区域下的氧化层6为佳，即将位于氧化层6表面上方的，且位于第二区域下的源漏极金属层8刻蚀掉为止。在刻蚀完成，并去除光刻胶后，即形成如图5所示的结构。

步骤105、通过刻蚀工艺对预设的第三区域下的所述氧化层6和所述氮化硅层5进行刻蚀，形成阳极接触孔，其中所述第三区域包含于所述第二区域。

具体的，首先在器件的表面上除预设的第三区域以外的区域上涂抹光刻胶，并在光刻胶的阻挡下对第三区域下的氧化层6进行刻蚀，并于露出gan冒层4时停止刻蚀，此时形成位于第三区域下的第二氧化层开孔。其中，本实施例中，第三区域包含于第二区域。

进一步的，在形成第二氧化层开孔后，继续采用刻蚀工艺对第二氧化层开孔内的氮化硅层5进行刻蚀，并于露出gan冒层后停止刻蚀，使之形成开孔大小小于第二氧化层开孔大小的开孔。

步骤106、淀积栅极金属9，并通过光刻工艺对所述栅极金属9进行刻蚀，形成栅极。

具体的，图6为图1所示方法中形成栅极后的结构示意图，其中，图6所示结构可以通过以下工艺获得：

优选的，采用电子束蒸发的气相淀积工艺对器件的表面上淀积一层栅极金属9。在生成栅极金属9后，在预设的第四区域上涂抹光刻胶，并在光刻胶的遮挡下对除第四区域以外的区域下的栅极金属9进行刻蚀，直至将所述区域下的栅极金属9刻蚀干净后停止刻蚀，如此之后，去除光刻胶即形成如图6所示的结构。

本实施例提供的氮化镓晶体管的制作方法，首先通过在algan势垒层的表面上依次生长gan冒层、氮化硅层和氧化层；并对第一区域下的氧化层、氮化硅层以及gan冒层进行刻蚀，形成源漏极接触孔；再通过对位于预设的第二区域上的金属层进行刻蚀，形成源漏极；并于形成源漏极后，进一步通过刻蚀工艺和淀积工艺形成栅极，实现了抑制器件表面电荷，控制器件电流崩塌现象，抑制器件不稳定性的目的，能够提高器件的输出功率和功率效率。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各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，或者对其中部分或者全部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。