氮化镓晶体管的制造方法与流程

本发明实施例涉及半导体器件制造技术领域，尤其涉及一种氮化镓晶体管的制造方法。

背景技术：

随着高效完备的功率转换电路及系统需求的日益增加，具有低功耗和高速特性的功率器件吸引了越来越多的关注。由于氮化镓具有较宽的禁带宽度，高电子饱和漂移速率，较高的击穿场强，良好的热稳定性，耐腐蚀和抗辐射性能，所以氮化镓是国际上广泛关注的新型宽禁带化合物半导体材料，其在高压、高频、高温、大功率和抗辐照环境条件下具有较强的优势。凭借其优良的材料特性，氮化镓晶体管被广泛使用。

但由于氮化镓晶体管的制造过程中，衬底和氮化镓缓冲层之间的材料不匹配，造成器件工作时电流从衬底中流过，造成衬底漏电，在衬底漏电时，使衬底和管脚之间形成很大的寄生电阻和寄生电容，进而造成器件的功耗增大。

技术实现要素：

本发明实施例提供一种氮化镓晶体管的制造方法，抑制了衬底漏电，减少了寄生电阻和寄生电容，从而减小了器件的功耗。

本发明实施例提供一种氮化镓晶体管的制造方法，包括：

在硅衬底上依次生长氮化铝层、氮化镓缓冲层、铝镓氮势垒层及氮化镓帽层；

在所述氮化镓帽层上依次沉积氮化硅钝化层及氧化层；

制造所述氮化镓晶体管的源极和漏极；

制造所述氮化镓晶体管的栅极。

进一步地，如上所述的方法，所述在硅衬底上依次生长氮化铝层、氮化镓缓冲层、铝镓氮势垒层及氮化镓帽层具体为：

采用外延生长的工艺在硅衬底上依次生长氮化铝层、氮化镓缓冲层、铝镓氮势垒层及氮化镓帽层。

进一步地，如上所述的方法，所述在所述氮化镓帽层上依次沉积氮化硅钝化层及氧化层具体为：

采用化学气相沉积的工艺在所述氮化镓帽层上依次沉积氮化硅钝化层及氧化层。

进一步地，如上所述的方法，所述制造所述氮化镓晶体管的源极和漏极具体包括：

刻蚀左右两侧部分区域的氧化层，分别形成第一氧化层开孔和第二氧化层开孔，在所述第一氧化层开孔和所述第二氧化层开孔内分别刻蚀所述氮化硅钝化层和所述氮化镓帽层，形成源极接触孔及漏极接触孔；

在所述源极接触孔内、所述漏极接触孔内、所述源极接触孔上方、所述漏极接触孔上方及所述氧化层上方沉积源漏极金属层；

采用电子束工艺蒸发所述源漏极金属层中的金属；

对所述氧化层上方的源漏极金属层进行光刻，刻蚀，形成源极及漏极。

进一步地，如上所述的方法，所述制造所述氮化镓晶体管的栅极具体包括：

刻蚀中间部分区域的氧化层，形成第三氧化层开孔，在所述第三氧化层开孔内刻蚀所述氮化硅钝化层，形成栅极接触孔；

在所述栅极接触孔内、所述栅极接触孔上方、所述源极及所述漏极之间的氧化层上方沉积栅极金属层；

采用电子束工艺蒸发所述栅极金属层中的金属；

对所述氧化层上方的栅极金属层进行光刻，刻蚀，形成栅极。

进一步地，如上所述的方法，所述氧化层为peteos氧化层。

进一步地，如上所述的方法，所述在所述源极接触孔内、所述漏极接触孔内、所述源极接触孔上方、所述漏极接触孔上方及所述氧化层上方沉积源漏极金属层具体为：

在所述源极接触孔内、所述漏极接触孔内、所述源极接触孔上方、所述 漏极接触孔上方及所述氧化层上方采用磁控溅射镀膜工艺依次沉积钛层，铝层，钛层及氮化钛层，以形成源漏极金属层。

进一步地，如上所述的方法，所述在所述栅极接触孔内、所述栅极接触孔上方、所述源极及所述漏极之间的氧化层上方沉积栅极金属层具体为：

在所述栅极接触孔内、所述栅极接触孔上方、所述源极及所述漏极之间的氧化层上方采用磁控溅射镀膜工艺依次沉积氮化钛层，钛层，铝层，钛层及氮化钛层，以形成栅极金属层。

本发明实施例提供一种氮化镓晶体管的制造方法，通过在硅衬底上依次生长氮化铝层、氮化镓缓冲层、铝镓氮势垒层及氮化镓帽层；在氮化镓帽层上依次沉积氮化硅钝化层及氧化层；制造氮化镓晶体管的源极和漏极；制造氮化镓晶体管的栅极，抑制了衬底漏电，减少了寄生电阻和寄生电容，从而减小了器件的功耗。

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为本发明氮化镓晶体管的制造方法实施例一的流程图；

图2为本发明实施例一提供的氮化镓晶体管的制造方法中在硅衬底上依次生长氮化铝层、氮化镓缓冲层、铝镓氮势垒层及氮化镓帽层后的结构示意图；

图3为本发明实施例一提供的氮化镓晶体管的制造方法中在氮化镓帽层上依次沉积氮化硅钝化层及氧化层后的结构示意图；

图4为本发明实施例一提供的氮化镓晶体管的制造方法中制造氮化镓晶体管的源极和漏极的流程图；

图5为本发明实施例一提供的氮化镓晶体管的制造方法中形成源极接触孔及漏极接触孔后的结构示意图；

图6为本发明实施例一提供的氮化镓晶体管的制造方法中在制造氮化镓晶体管的源极和漏极后的结构示意图；

图7为本发明实施例一提供的氮化镓晶体管的制造方法中制造氮化镓晶体管的栅极的流程图；

图8为本发明实施例一提供的氮化镓晶体管的制造方法中形成栅极接触孔后的结构示意图；

图9为本发明实施例一提供的氮化镓晶体管的制造方法中在制造氮化镓晶体管栅极后的结构示意图。

附图标记：

1-硅衬底2-氮化铝层3-氮化镓缓冲层

4-铝镓氮势垒层5-氮化镓帽层6-氮化硅钝化层

7-氧化层8-源极接触孔9-漏极接触孔

10-源极11-漏极12-栅极接触孔

13-栅极

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。

图1为本发明氮化镓晶体管的制造方法实施例一的流程图，如图1所示，本实施例提供的氮化镓晶体管的制造方法包括以下步骤。

步骤101，在硅衬底1上依次生长氮化铝层2、氮化镓缓冲层3、铝镓氮势垒层4及氮化镓帽层5。

进一步地，本实施例中，在硅衬底1上依次生长氮化铝层2、氮化镓缓冲层3、铝镓氮势垒层4及氮化镓帽层5具体为：

采用外延生长的工艺在硅衬底1上依次生长氮化铝层2、氮化镓缓冲层3、铝镓氮势垒层4及氮化镓帽层5。

具体地，图2为本发明实施例一提供的氮化镓晶体管的制造方法中在硅 衬底上依次生长氮化铝层、氮化镓缓冲层、铝镓氮势垒层及氮化镓帽层后的结构示意图，如图2所示，首先采用外延生长工艺在硅衬底1上生长氮化铝层2，其次采用外延生长工艺在氮化铝层2上生长氮化镓缓冲层3，再次采用外延生长工艺在氮化镓缓冲层3上生长铝镓氮势垒层4，最后采用外延生长工艺在铝镓氮势垒层4上生长氮化镓帽层5。

步骤102，在氮化镓帽层5上依次沉积氮化硅钝化层6及氧化层7。

进一步地，本实施例中，在氮化镓帽层5上依次沉积氮化硅钝化层6及氧化层7具体为：

采用化学气相沉积的工艺在氮化镓帽层5上依次沉积氮化硅钝化层6及氧化层7。

具体地，图3为本发明实施例一提供的氮化镓晶体管的制造方法中在氮化镓帽层上依次沉积氮化硅钝化层及氧化层后的结构示意图，如图3所示，首先采用化学气相沉积的工艺在氮化镓帽层5上沉积氮化硅钝化层6，然后采用化学气相沉积的工艺在氮化硅钝化层6上沉积氧化层7。

进一步地，本实施例中，氧化层7可以为peteos氧化层。

步骤103，制造氮化镓晶体管的源极10和漏极11。

进一步地，图4为本发明实施例一提供的氮化镓晶体管的制造方法中制造氮化镓晶体管的源极和漏极的流程图，如图4所示，本实施例中，制造氮化镓晶体管的源极10和漏极11具体可分为以下几个步骤进行。

步骤103a，刻蚀左右两侧部分区域的氧化层，分别形成第一氧化层开孔和第二氧化层开孔，在第一氧化层开孔和第二氧化层开孔内分别刻蚀氮化硅钝化层和氮化镓帽层，形成源极接触孔8及漏极接触孔9。

具体地，图5为本发明实施例一提供的氮化镓晶体管的制造方法中形成源极接触孔及漏极接触孔后的结构示意图，如图5所示，本实施例中，将氧化层4分为三个区域，分别为左侧区域，右侧区域和中间区域。可采用干法刻蚀工艺刻蚀掉左右两侧部分区域的氧化层7，在左侧部分区域形成第一氧化层开孔，在右侧部分区域形成第二氧化层开孔，在第一氧化层开孔和第二氧化层开孔内分别刻蚀氮化硅钝化层6和氮化镓帽层5，第一氧化层开孔的尺寸可以与第二氧化层开孔的尺寸相等，刻蚀掉的氮化硅钝化层6和氮化镓帽层5位于第一氧化层开孔和第二氧化层开孔的正下方，即第一氧化层开孔 及第二氧化层开孔的四周尺寸与刻蚀掉的氮化硅钝化层6和氮化镓帽层5的四周尺寸相等。

步骤103b，在源极接触孔8内、漏极接触孔9内、源极接触孔8上方、漏极接触孔9上方、及氧化层7上方沉积源漏极金属层。

进一步地，本实施例中，在源极接触孔8内、漏极接触孔9内、源极接触孔8上方、漏极接触孔9上方、及氧化层7上方沉积源漏极金属层具体为：

在源极接触孔8内、漏极接触孔9内、源极接触孔8上方、漏极接触孔9上方、及氧化层7上方采用磁控溅射镀膜工艺依次沉积钛层，铝层，钛层及氮化钛层，以形成源漏极金属层。

步骤103c，采用电子束工艺蒸发源漏极金属层中的金属。

步骤103d，对氧化层上方的源漏极金属层进行光刻，刻蚀，形成源极10及漏极11。

具体地，图6为本发明实施例一提供的氮化镓晶体管的制造方法中在制造氮化镓晶体管的源极和漏极后的结构示意图，如图6所示，对氧化层7上方的源漏极金属层进行光刻，刻蚀，保留源极接触孔8和漏极接触孔9附近的源漏极金属层，分别形成源极10和漏极11。

本实施例中，对氧化层7上方的源漏极金属层进行光刻的过程包括涂胶、曝光及显影过程。

步骤104，制造氮化镓晶体管的栅极13。

进一步地，图7为本发明实施例一提供的氮化镓晶体管的制造方法中制造氮化镓晶体管的栅极的流程图，如图7所示，本实施例中，制造氮化镓晶体管的栅极具体包括以下几个步骤。

步骤104a，刻蚀中间部分区域的氧化层，形成第三氧化层开孔，在第三氧化层开孔内刻蚀氮化硅钝化层，形成栅极接触孔12。

具体地，图8为本发明实施例一提供的氮化镓晶体管的制造方法中形成栅极接触孔后的结构示意图，如图8所示，本实施例中，首先采用干法刻蚀工艺刻蚀掉中间部分区域的氧化层，形成第三氧化层开孔，在第三氧化层开孔内继续采用干法刻蚀工艺刻蚀掉氮化硅钝化层，形成栅极接触孔12。

其中，采用干法刻蚀工艺刻蚀掉的氮化硅钝化层四周尺寸小于第三氧化层开孔的尺寸。

步骤104b，在栅极接触孔12内、栅极接触孔12上方、源极10及漏极11之间的氧化层上方沉积栅极金属层。

进一步地，本实施例中，在栅极接触孔12内、栅极接触孔12上方、源极10及漏极11之间的氧化层上方沉积栅极金属层具体为：

在栅极接触孔12内、栅极接触孔12上方、源极10及漏极11之间的氧化层上方采用磁控溅射镀膜工艺依次沉积氮化钛层，钛层，铝层，钛层及氮化钛层，以形成栅极金属层。

步骤104c，采用电子束工艺蒸发栅极金属层中的金属。

步骤104d，对氧化层7上方的栅极金属层进行光刻，刻蚀，形成栅极13。

具体地，图9为本发明实施例一提供的氮化镓晶体管的制造方法中在制造氮化镓晶体管栅极后的结构示意图，如图9所示，本实施例中，对氧化层7上方的栅极金属层进行光刻，刻蚀，保留栅极接触孔12附近的栅极金属层，形成栅极。

本实施例中，在制造氮化镓晶体管的源极、漏极和栅极后，还包括对氮化镓晶体管后续其他操作，这些操作与现有技术相同，在此不再一一赘述。

本实施例提供的氮化镓晶体管的制造方法，包括：在硅衬底1上依次生长氮化铝层2、氮化镓缓冲层3、铝镓氮势垒层4及氮化镓帽层5；在氮化镓帽层5上依次沉积氮化硅钝化层6及氧化层7；制造氮化镓晶体管的源极10和漏极11；制造氮化镓晶体管的栅极13，由于在硅衬底1上生长了氮化铝层2，氮化铝是一种电介质材料，在硅衬底和氮化镓缓冲层的接触面均能形成良好的界面，使切线少，抑制了衬底漏电，在抑制衬底漏电的情况下，减少了器件的漏极及硅衬底之间形成的寄生电阻及寄生电容，从而减少了器件的功耗。

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。