一种对称高压MOS器件及其制作方法与流程

本发明涉及半导体，具体涉及一种对称高压mos器件及其制作方法。

背景技术：

1、mos器件(金属-氧化物-半导体场效应晶体管)是现代集成电路中的主要器件，目前mos器件在射频等信号下持续工作过程中，容易出现栅极金属漏电，而栅极金属漏电就会影响整个mos器件持续作业的可靠性，同时较大的栅极金属漏电电流会直接使得mos器件的击穿电压和功率附加效率的降低，从而导致电流崩塌效应，进而影响整个mos器件的使用可靠性。

技术实现思路

1、针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种对称高压mos器件及其制作方法。

2、一种对称高压mos器件，包括基层结构，所述基层结构顶面覆盖有第一si3n4钝化层，所述第一si3n4钝化层上覆盖有第二si3n4钝化层，所述基层结构顶面左侧和右侧分别设置有穿出所述第一si3n4钝化层和第二si3n4钝化层源极金属和漏极金属；其中，所述第一si3n4钝化层中央刻蚀有栅槽，所述源极金属和漏极金属关于所述栅槽对称设置，所述栅槽内淀积有al2o3介质，所述al2o3介质顶部延伸至所述第一si3n4钝化层和第二si3n4钝化层之间，所述al2o3介质顶部中央插入有栅极金属，所述栅极金属顶部延伸至所述第一si3n4钝化层和第二si3n4钝化层之间并包裹住所述al2o3介质。整个对称高压mos器件中，通过第一si3n4钝化层和第二si3n4钝化层的设置，形成具有高击穿电压、小关态漏电的双场板器件结构，同时si3n4材料作为场板介质的同时也完成了器件的表面钝化，有效地降低了器件的电流崩塌效应，提高器件的可靠性；进一步地，通过在栅槽中淀积al2o3介质，然后在其顶部中央设置栅极金属，能够有效提高正向栅极导通电压，从而让其能够工作在更高的栅极电压下，同时al2o3介质不光具有较高的击穿电压，还具有较高的介电常数，能够有效地补偿在栅槽中淀积介质所带来的栅电压分压等负面效应；进一步地，通过源极金属和漏极金属关于栅槽对称设置，能够缩小设置整个mos器件的尺寸比例，减小整个对称高压mos器件顶面面积，同时减少了第一si3n4钝化层和第二si3n4钝化层的用量，节省生产成本；更关键的是，通过将al2o3介质顶部延伸至所述第一si3n4钝化层和第二si3n4钝化层之间，同时栅极金属顶部延伸至所述第一si3n4钝化层和第二si3n4钝化层之间并包裹住所述al2o3介质，在实现器件功能的基础上，大大提高空间利用率，使整个器件具有更高的饱和漏电流，使整个栅极具备较高的击穿电压，最大化减少栅极漏电问题。

3、优选地，基层结构包括位于底层的sic衬底。基层结构中，底层可以采用sic衬底或蓝宝石衬底，能够采用异质外延方法来生长各个晶体层。

4、优选地，基层结构还包括依次生长于sic衬底上第一gan缓冲层、algan势垒层和第二gan缓冲层。

5、优选地，sic衬底和第一gan缓冲层之间设置有成核层。在sic衬底和第一gan缓冲层中，会加入成核层，优选为aln成核层，用于释放晶格失配和热失配产生的晶格应力。

6、优选地，基层结构上半部四周开设有隔离槽。通过形成隔离槽的方式，来实现台面隔离，结构和工艺简单，节省设备成本。

7、还提供了一种对称高压mos器件的制作方法，包括：s1、基层结构生长；s2、蒸发形成器件源极和漏极，同时减小欧姆接触电阻；s3、形成台面隔离；s4、完成基层结构顶面第一si3n4钝化层的沉积；s5、刻蚀第一si3n4钝化层形成栅槽；s6、采用原子层淀积al2o3介质，然后对栅金属蒸发形成栅极金属；s7、完成第一si3n4钝化层顶面第二si3n4钝化层的沉积；s8、刻蚀第一si3n4钝化层和第二si3n4钝化层，使栅极金属、源极和漏极露出，然后蒸发金属并互连。

8、优选地，s1包括以有机物和氢化物作为晶体生长源材料，以热分解反应在sic衬底上进行气相外延，依次生长出第一gan缓冲层、algan势垒层和第二gan缓冲层。

9、优选地，s2还包括减小欧姆接触电阻。影响器件欧姆接触的工艺主要是蒸发金属的比例和高温快速退火的温度和时间，表面粗化会提高器件的接触特性，从而降低器件的欧姆接触电阻。

10、优选地，s3包括采用干法台面刻蚀出隔离槽，形成台面隔离。台面隔离通常有两种方法完成，一种是注入隔离，另外一种是台面刻蚀，由于注入设备较复杂，因此，采用台面刻蚀的方法来完成台面隔离。

11、优选地，还包括s9、对电极进行加厚。采用电镀金属的方法形成加厚电极，电镀金属的质量对器件的影响巨大，尤其与器件长期使用的可靠性和稳定性。

12、本发明的有益效果体现在：

13、本发明中，通过第一si3n4钝化层和第二si3n4钝化层的设置，形成具有高击穿电压、小关态漏电的双场板器件结构，同时si3n4材料作为场板介质的同时也完成了器件的表面钝化，有效地降低了器件的电流崩塌效应，提高器件的可靠性；进一步地，通过在栅槽中淀积al2o3介质，然后在其顶部中央设置栅极金属，能够有效提高正向栅极导通电压，从而让其能够工作在更高的栅极电压下，同时al2o3介质不光具有较高的击穿电压，还具有较高的介电常数，能够有效地补偿在栅槽中淀积介质所带来的栅电压分压等负面效应；进一步地，通过源极金属和漏极金属关于栅槽对称设置，能够缩小设置整个mos器件的尺寸比例，减小整个对称高压mos器件顶面面积，同时减少了第一si3n4钝化层和第二si3n4钝化层的用量，节省生产成本；更关键的是，通过将al2o3介质顶部延伸至所述第一si3n4钝化层和第二si3n4钝化层之间，同时栅极金属顶部延伸至所述第一si3n4钝化层和第二si3n4钝化层之间并包裹住所述al2o3介质，在实现器件功能的基础上，大大提高空间利用率，使整个器件具有更高的饱和漏电流，使整个栅极具备较高的击穿电压，最大化减少栅极漏电问题。

技术特征：

1.一种对称高压mos器件，其特征在于，包括基层结构，所述基层结构顶面覆盖有第一si3n4钝化层，所述第一si3n4钝化层上覆盖有第二si3n4钝化层，所述基层结构顶面左侧和右侧分别设置有穿出所述第一si3n4钝化层和第二si3n4钝化层源极金属和漏极金属；其中，

2.根据权利要求1所述的对称高压mos器件，其特征在于，所述基层结构包括位于底层的sic衬底。

3.根据权利要求2所述的对称高压mos器件，其特征在于，所述基层结构还包括依次生长于sic衬底上第一gan缓冲层、algan势垒层和第二gan缓冲层。

4.根据权利要求3所述的对称高压mos器件，其特征在于，所述sic衬底和所述第一gan缓冲层之间设置有成核层。

5.根据权利要求1所述的对称高压mos器件，其特征在于，所述基层结构上半部四周开设有隔离槽。

6.一种根据权利要求1-5中任意一项所述的对称高压mos器件的制作方法，其特征在于，包括：s1、基层结构生长；s2、蒸发形成器件源极和漏极，同时减小欧姆接触电阻；s3、形成台面隔离；s4、完成基层结构顶面第一si3n4钝化层的沉积；s5、刻蚀第一si3n4钝化层形成栅槽；s6、采用原子层淀积al2o3介质，然后对栅金属蒸发形成栅极金属；s7、完成第一si3n4钝化层顶面第二si3n4钝化层的沉积；s8、刻蚀第一si3n4钝化层和第二si3n4钝化层，使栅极金属、源极和漏极露出，然后蒸发金属并互连。

7.根据权利要求6所述的对称高压mos器件的制作方法，其特征在于，所述s1包括以有机物和氢化物作为晶体生长源材料，以热分解反应在sic衬底上进行气相外延，依次生长出第一gan缓冲层、algan势垒层和第二gan缓冲层。

8.根据权利要求6所述的对称高压mos器件的制作方法，其特征在于，所述s2还包括减小欧姆接触电阻。

9.根据权利要求6所述的对称高压mos器件的制作方法，其特征在于，所述s3包括采用干法台面刻蚀出隔离槽，形成台面隔离。

10.根据权利要求6所述的对称高压mos器件的制作方法，其特征在于，还包括s9、对电极进行加厚。

技术总结
本发明公开了一种对称高压MOS器件，涉及半导体技术领域，包括基层结构，基层结构顶面覆盖有第一Si<subgt;3</subgt;N<subgt;4</subgt;钝化层，第一Si<subgt;3</subgt;N<subgt;4</subgt;钝化层上覆盖有第二Si<subgt;3</subgt;N<subgt;4</subgt;钝化层，基层结构顶面左侧和右侧分别设置有穿出第一Si<subgt;3</subgt;N<subgt;4</subgt;钝化层和第二Si<subgt;3</subgt;N<subgt;4</subgt;钝化层源极金属和漏极金属；其中，第一Si<subgt;3</subgt;N<subgt;4</subgt;钝化层中央刻蚀有栅槽，源极金属和漏极金属关于栅槽对称设置，栅槽内淀积有Al<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;介质，Al<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;介质顶部延伸至第一Si<subgt;3</subgt;N<subgt;4</subgt;钝化层和第二Si<subgt;3</subgt;N<subgt;4</subgt;钝化层之间，Al<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;介质顶部中央插入有栅极金属，栅极金属顶部延伸至第一Si<subgt;3</subgt;N<subgt;4</subgt;钝化层和第二Si<subgt;3</subgt;N<subgt;4</subgt;钝化层之间并包裹住Al<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;介质；还公开了一种对称高压MOS器件的制作方法。本发明具有安全稳定、可靠性强和使用寿命长的优点。

技术研发人员：方圆
受保护的技术使用者：索罗半导体（深圳）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12