电子气(2DEG)，从而构成AlGaN/GaN HEMT的导电沟道。其中源极和漏极一般为欧姆接触，栅极为肖特基接触。
[0044]如图5所示，本实施例晶体管器件由下至上依次包括衬底51、成核层52、GaN缓冲层53以及AlGaN势皇层54。在衬底51上，成核层52、GaN缓冲层53和AlGaN势皇层54组成器件本体，器件本体为台形结构。成核层52位于台形结构的最下层，其宽度最大。AlGaN势皇层54位于最上层，其宽度最小。图5给出了源极55和漏极56所在截面的截面图，所述台形结构可以是圆台形或方台形等台形。源极55和漏极56覆盖了台形结构顶部边缘的一部分，同时还沿着台形结构的侧面向下延伸至衬底51，覆盖了台形结构的一部分侧面。在台形结构顶部还制作了位于同一水平面的栅极57和介质层58，栅极57和介质层58。所述介质层58为氮化娃或氧化硅淀积而成。
[0045]源极55和漏极56采用多层金属体系，包括Ti/Al/Ni/Au、Ti/Al/Mo/Au等。其中Ni与其下的AlGaN势皇层54形成肖特基接触，Au主要用量降低栅阻，提升器件的频率特性，Pt、Ti等金属作为特定的辅助金属存在。
[0046]为了能够从各个方向进行散热，本发明在衬底51上表面、台形结构的整个侧面以及上方都淀积了导热层。其中台形结构的一侧为第一导热层59，另一侧为第二导热层60，器件顶部为第三导热层61。第一导热层59与第二导热层60可以使用相同的导热材料，也可以使用不同的导热材料，具体本实施例所选的导热材料均是金。第三导热层61的材料选择则有所不同，为了防止栅极57与源极55、漏极56之间发生短路，第三导热层61应当选择不导电的导热材料，例如金刚石。从传导热量的角度，倾斜的台形结构侧面，相对于现有器件的竖直侧面(如图4)，其与第一导热层59和第二导热层60的接触面积更大，更有利于散热。
[0047]本实施例还提出一种散热增强AlGaN/GaNHEMT晶体管制造方法。如图6所示，首先衬底51上形成器件本体。所述衬底51是蓝宝石衬底、GaAs衬底、SiC衬底或GaN衬底中的一种。
[0048]所述器件本体由下向上地包括成核层52、GaN缓冲层53和AlGaN势皇层54。具体地，在520摄氏度下生长厚度约为30nm成核层52，接着高温生长Ium的GaN缓冲层53，然后保持520摄氏度继续生长AlGaN势皇层54。
[0049]如图7所示，采用反应离子刻蚀(RIE)或电感耦合等离子体刻蚀(ICP)将衬底51上的器件本体刻蚀成台形结构。成核层52位于台形结构的最下层，其宽度最大。AlGaN势皇层5 4位于最上层，其宽度最小。所述台形结构为圆台形或方台形等台形，台形结构的侧面与衬底51成一定倾斜角，该倾斜角取值范围在60至75度之间。这样成核层52最宽，而AlGaN势皇层54最窄。
[0050]如图8所示，在AlGaN势皇层54上方淀积源极55和漏极56，两者之间间距2至5微米。源极55和漏极56覆盖了台形结构顶部边缘的一部分，同时还沿着台形结构的侧面向下延伸至衬底51，覆盖了台形结构的一部分侧面。在源极55和漏极56之间淀积形成栅极57。栅极57、源极55和漏极56采用多层金属体系，例如Ti/Al/Ni/Au、Ti/Al/Mo/Au等。为了降低接触电阻，栅极57、源极55和漏极56经过800至850摄氏度高温退火，与台形结构的侧面及上表面形成欧姆接触。
[0051 ]如图9所示，在器件表面淀积一层介质层58，该介质层58同时覆盖源极55、漏极56、栅极57、AlGaN势皇层54上表面以及衬底51。淀积的方法可以是溅射、电子束蒸发、PECVD中的一种，介质层58的材料为氮化硅或氧化硅。
[0052]接着采用干法刻蚀去除源极55、漏极56以及衬底51上的介质层。这样仅在位于源极55、栅极57和漏极56之间的AlGaN势皇层54上表面，以及栅极57上表面保留有介质层。
[0053]然后在源极55—侧的衬底51上表面以及该侧台形结构侧面电镀第一导热层59，漏极56—侧的衬底51上表面以及该侧台形结构侧面电镀第二导热层60，如图10所示。从传导热量的角度，倾斜的台形结构侧面，相对于现有器件的竖直侧面(如图4)，其与第一导热层59和第二导热层60的接触面积更大，更有利于散热。第一导热层59与第二导热层60可以使用相同的导热材料，也可以使用不同的导热材料，具体本实施例所选的导热材料均是金。为了获得良好的导热性能，金的厚度为3-5微米。
[0054]如图5所示，采用干法刻蚀去除栅极57上表面的介质层。然后再次在第一导热层59、第二导热层60、栅极57以及剩余的介质层58上表面淀积第三导热层61。第三导热层61的材料选择则有所不同，为了防止栅极57与源极55、漏极56之间发生短路，第三导热层应当选择不导电的导热材料，本实施例选用金刚石。金刚石的淀积采用化学气相沉积法(CVD)工
-H-
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[0055]实施例2:本实施例提出另一种散热增强AlGaN/GaNHEMT晶体管制造方法。如图6所示，首先衬底51上形成器件本体。所述衬底51是蓝宝石衬底、GaAs衬底、SiC衬底或GaN衬底中的一种。
[0056]所述器件本体由下向上地包括成核层52、GaN缓冲层53和AlGaN势皇层54。具体地，在520摄氏度下生长厚度约为30nm成核层52，接着高温生长Ium的GaN缓冲层53，然后保持520摄氏度继续生长AlGaN势皇层54。
[0057]如图7所示，采用反应离子刻蚀(RIE)或电感耦合等离子体刻蚀(ICP)将衬底51上的器件本体刻蚀成台形结构。成核层52位于台形结构的最下层，其宽度最大。AlGaN势皇层5 4位于最上层，其宽度最小。所述台形结构为圆台形或方台形等台形，台形结构的侧面与衬底51成一定倾斜角，该倾斜角取值范围在60至75度之间。这样成核层52最宽，而AlGaN势皇层54最窄。
[0058]如图11所示，在AlGaN势皇层54上方淀积源极55和漏极56，两者之间间距2至5微米。源极55和漏极56覆盖了台形结构顶部边缘的一部分，同时还沿着台形结构的侧面向下延伸至衬底51，覆盖了台形结构的一部分侧面。
[0059]接着在源极55、漏极56、AlGaN势皇层54以及衬底51的上表面淀积介质层58，这相当于介质层58覆盖了整个器件的表面，介质层62可以采用PECVD工艺淀积氮化硅来形成，如图12所示。
[0060]如图13所示随后采用干法刻蚀工艺去除源极55、漏极56以及衬底51上的介质层58，剩余的介质层58仅存在于源极55和漏极56之间的AlGaN势皇层54上。然后在整个器件表面采用CVD工艺淀积绝缘导热层63，绝缘导热层63覆盖于介质层58、源极55、漏极56、台形结构全部侧面以及衬底51上表面。因此绝缘导热层63可以从各个方向为器件进行散热。从传导热量的角度，倾斜的台形结构侧面，相对于现有器件的竖直侧面(如图4)，其与绝缘导热层63的接触面积更大，更有利于散热。本实施例中绝缘导热层63选择了不导电的金刚石，以防止源极55、漏极56以及后续工艺制作的栅极64之间发生短路。
[0061]如图14所示，通过光刻工艺在介质层58及其上方的绝缘导热层63打开一个窗口，然后在窗口处淀积形成栅极64。栅极64采用蒸发的方式进行淀积，可采用的金属包括但不限于Ni/Au/Ti或者Ni/Pt/Au/Pt/Ti或Ni/Pt/Au/Ni等多层金属体系，其中Ni与其下方的AlGaN势皇层54形成肖特基接触。
【主权项】
1.一种AlGaN/GaN HEMT晶体管，包括位于衬底上的器件本体，所述器件本体至少包括源极、漏极、栅极、GaN缓冲层和AlGaN势皇层，其特征在于，至少器件本体的部分表面被导热材料覆盖。2.根据权利要求1所述的AlGaN/GaNHEMT晶体管，其特征在于，所述器件本体为台形结构。3.根据权利要求2所述的AlGaN/GaNHEMT晶体管，其特征在于，所述台形结构为圆台形或方台形。4.根据权利要求2所述的AlGaN/GaNHEMT晶体管，其特征在于，所述台形结构侧面与衬底呈60至75度夹角。5.根据权利要求1或2所述的AlGaN/GaNHEMT晶体管，其特征在于，所述器件本体的表面被导热材料完全覆盖，但所述源极、漏极和栅极之间覆盖绝缘的导热材料。6.根据权利要求1所述的AlGaN/GaNHEMT晶体管，其特征在于，所述器件本体的表面被金刚石完全覆盖。7.一种AlGaN/GaN HEMT晶体管制造方法，其特征在于，包括以下步骤: 1)在衬底上形成器件本体，所述器件本体包括成核层、GaN缓冲层和AlGaN势皇层； 2)器件本体被制成台形结构； 3)在AlGaN势皇层上以及台形结构侧面形成源极和漏极，于源极和漏极之间的AlGaN势皇层上表面制作栅极； 4)在源极、漏极、栅极、AlGaN势皇层上表面以及衬底上形成介质层； 5)去除源极、漏极以及衬底上的介质层； 6)在源极一侧的衬底上表面以及该侧台形结构侧面电镀第一导热层，漏极一侧的衬底上表面以及该侧台形结构侧面电镀第二导热层； 7)去除栅极上的介质层，在第一导热层、第二导热层、栅极以及步骤5)剩余的介质层上形成第三导热层，且第三导热层为绝缘材料。8.一种AlGaN/GaN HEMT晶体管制造方法，其特征在于，包括以下步骤: 1)在衬底上形成器件本体，所述器件本体包括成核层、GaN缓冲层和AlGaN势皇层； 2)器件本体被制成台形结构； 3)在AlGaN势皇层上以及台形结构侧面形成源极和漏极； 4)在源极、漏极、AlGaN势皇层上表面以及衬底上形成介质层； 5)去除源极、漏极以及衬底上的介质层； 6)在台形结构和衬底的表面形成绝缘导热层； 7)在台形结构顶部导热层以及介质层开孔，并于孔内形成栅极。
【专利摘要】本发明提出一种AlGaN/GaN？HEMT晶体管及其制造方法，其中器件源电极和漏电极通过一高热导率的材料直接实现与器件所采用SiC衬底的连接，器件栅电极下产生的热量经过与源电极和漏电极相连的高热导率材料实现向SiC衬底的散热；本发明中的AlGaN/GaN？HEMT器件还存在一高热导率的材料将器件栅电极与SiC衬底相连接，器件栅电极下产生的热量经过与栅电极相连的高热导率材料实现向SiC衬底的散热，进一步增强器件的散热能力。
【IPC分类】H01L23/367, H01L23/373, H01L21/335, H01L29/778
【公开号】CN105552047
【申请号】CN201510922949
【发明人】任春江, 陈堂胜
【申请人】中国电子科技集团公司第五十五研究所
【公开日】2016年5月4日
【申请日】2015年12月14日