晶体管制备方法及晶体管

本发明涉及半导体，尤其涉及一种晶体管制备方法及晶体管。

背景技术：

1、p沟道氮化镓基增强型晶体管是搭建氮化镓基cmos平台中不可或缺的重要单元。目前常见的p沟道氮化镓基增强型晶体管，一般是采用p-氮化镓/氮化镓铝/氮化镓，并通过深度刻蚀栅槽来耗尽栅下空穴，刻蚀截面与氮化镓铝间的距离往往在10nm左右，然而耗尽栅下空穴的同时，由于刻蚀截面与空穴沟道距离过近，界面态散射会严重影响栅下空穴的迁移率，从而影响晶体管的输出电流。

技术实现思路

1、本发明提供的晶体管制备方法及晶体管，能够通过背栅调制来实现空穴的耗尽，从而完成对阈值电压的调制，避免对栅槽的深度刻蚀，提高栅下空穴的迁移率。

2、第一方面，本发明提供一种晶体管制备方法，包括：

3、提供一个叠层结构，所述叠层结构包括从下向上依次设置的基板、氮化镓沟道层、第一氮化铝膜层、氮化镓铝势垒层、第二氮化铝膜层、p型氮化镓膜层以及重掺杂p型氮化镓膜层；

4、对所述叠层结构的第一区域刻蚀至氮化镓沟道层，并在所述氮化镓沟道层形成背栅电极；

5、在所述叠层结构的第二区域形成间隔设置的源漏电极；

6、对所述源漏电极之间的第三区域刻蚀至p型氮化镓膜层之内，并在所述刻蚀区域形成栅电极。

7、可选地，在提供一叠层结构之后，还包括：在所述叠层结构形成钝化层，所述钝化层的材料包括氧化铝或氧化硅中的一种或两种；

8、在所述叠层结构的第二区域形成间隔设置的源漏电极之前还包括，将所述源漏电极对应的区域进行刻蚀，以去除表面钝化处理形成的膜层。

9、可选地，所述氮化镓铝势垒层中，铝的含量为10％～30％。

10、可选地，p型氮化镓膜层为采用镁掺杂的p型氮化镓膜层，其中，镁的浓度为3e+19cm-3～5e+19cm-3；

11、所述重掺杂p型氮化镓膜层为采用镁掺杂的p型氮化镓膜层，其中，镁的浓度为1e+20cm-3～3e+20cm-3。

12、可选地，所述源漏电极包括镍金叠层，其中，镍膜层与所述p型氮化镓层接触。

13、可选地，所述栅电极为镍金叠层、铂钛金叠层、铝镍金叠层或氮化钛膜层中的其中一种。

14、可选地，所述基板包括硅、碳化硅、蓝宝石或者氮化镓材料中的一种或几种。

15、可选地，对所述源漏电极之间的第三区域刻蚀至p型氮化镓膜层之内后，包括：在刻蚀形成的凹槽的底面、侧壁以及重掺杂p型氮化镓膜层表面形成栅介质。

16、可选地，在所述叠层结构的第二区域形成间隔设置的源漏电极之后还包括：采用550℃～600℃的温度在氧气氛围或空气氛围中进行热退火。

17、第二方面，本发明提供一种晶体管，包括：

18、基板，

19、沟道层，设置在基板上，所述沟道层具有第一区域和第二区域；

20、背栅电极，设置在所述沟道层的第一区域，并与所述沟道层的第一区域形成肖特基接触；

21、功能叠层，设置在所述沟道层的第二区域，所述功能叠层包括由下向上依次设置的第一氮化铝膜层、氮化镓铝势垒层、第二氮化铝膜层和p型氮化镓膜层；其中，所述p型氮化镓膜层上设置有凹槽，所述p型氮化镓膜层上表面被凹槽分割为源漏区域；

22、重掺杂p型氮化镓膜层，设置在所述源漏区域上；

23、源漏电极，分别设置在所述源漏区域的重掺杂p型氮化镓膜层上；

24、栅介质，覆盖所述重掺杂p型氮化镓膜层上表面、所述凹槽的底面和所述凹槽的侧壁；

25、栅电极，至少部分设置在所述凹槽内。

26、本发明提供的技术方案中，在氮化镓铝势垒层上制备背栅电极，通过背栅电极的电压偏置，能够完成对空穴的耗尽，实现了对阈值电压的调制。在本发明提供的技术方案中，不需要对栅槽进行深度刻蚀，减小了界面态散射对栅下空穴迁移率的影响，有效的提高了器件的输出电流，扩展了氮化镓基器件的应用。

技术特征：

1.一种晶体管制备方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在提供一叠层结构之后，还包括：在所述叠层结构形成钝化层，所述钝化层的材料包括氧化铝或氧化硅中的一种或两种；

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述氮化镓铝势垒层中，铝的含量为10％～30％。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，p型氮化镓膜层为采用镁掺杂的p型氮化镓膜层，其中，镁的浓度为3e+19cm-3～5e+19cm-3；

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述源漏电极包括镍金叠层，其中，镍膜层与所述p型氮化镓层接触。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述栅电极为镍金叠层、铂钛金叠层、铝镍金叠层或氮化钛膜层中的其中一种。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基板包括硅、碳化硅、蓝宝石或者氮化镓材料中的一种或几种。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对所述源漏电极之间的第三区域刻蚀至p型氮化镓膜层之内后，包括：在刻蚀形成的凹槽的底面、侧壁以及重掺杂p型氮化镓膜层表面形成栅介质。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述叠层结构的第二区域形成间隔设置的源漏电极之后还包括：采用550℃～600℃的温度在氧气氛围或空气氛围中进行热退火。

10.一种晶体管，其特征在于，包括：

技术总结
本发明提供一种晶体管制备方法，包括：提供一个叠层结构，所述叠层结构包括从下向上依次设置的基板、氮化镓沟道层、第一氮化铝膜层、氮化镓铝势垒层、第二氮化铝膜层、P型氮化镓膜层以及重掺杂P型氮化镓膜层；对所述叠层结构的第一区域刻蚀至氮化镓沟道层，并在所述氮化镓沟道层形成背栅电极；在所述叠层结构的第二区域形成间隔设置的源漏电极；对所述源漏电极之间的第三区域刻蚀至P型氮化镓膜层之内，并在所述刻蚀区域形成栅电极。本发明提供的晶体管制备方法及晶体管，能够通过背栅调制来实现栅下空穴的耗尽，从而完成对阈值电压的调制，避免对栅槽的深度刻蚀，提高栅下空穴的迁移率。

技术研发人员：蒋其梦,王宇豪,黄森,王鑫华,刘新宇
受保护的技术使用者：中国科学院微电子研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14