本發(fā)明實施例涉及半導(dǎo)體領(lǐng)域，尤其涉及一種氮化鎵高電子遷移率晶體管的制作方法。

背景技術(shù)：

隨著高效完備的功率轉(zhuǎn)換電路和系統(tǒng)需求的日益增加，具有低功耗和高速特性的功率器件最近吸引了很多關(guān)注。氮化鎵gan是第三代寬禁帶半導(dǎo)體材料，由于其具有大禁帶寬度(3.4ev)、高電子飽和速率(2e7cm/s)、高擊穿電場(1e10--3e10v/cm)，較高熱導(dǎo)率，耐腐蝕和抗輻射性能，在高壓、高頻、高溫、大功率和抗輻照環(huán)境條件下具有較強的優(yōu)勢，被認為是研究短波光電子器件和高壓高頻率大功率器件的最佳材料。

目前，氮化鋁鎵/氮化鎵高電子遷移率晶體管(algan/ganhighelectronmobilitytransistor，簡稱algan/ganhemt)是功率器件中的研究熱點，這是因為algan/gan抑制結(jié)處形成高濃度、高遷移率的二維電子氣(2deg),同時異質(zhì)結(jié)對2deg具有良好的調(diào)節(jié)作用。

目前造成氮化鎵高電子遷移率晶體管失效的原因之一是逆壓電效應(yīng)，但是現(xiàn)有技術(shù)中沒有能夠有效解決逆壓電效應(yīng)的方法。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明實施例提供一種氮化鎵高電子遷移率晶體管的制作方法，以減小ganhfet的導(dǎo)通電阻。

本發(fā)明實施例的一個方面是提供一種氮化鎵高電子遷移率晶體管的制作方法，包括：

在硅襯底的表面上依次生長氮化鎵gan介質(zhì)層、氮化鋁鎵algan介質(zhì)層和氧化鉿hfo2介質(zhì)層；

對所述hfo2介質(zhì)層的第一區(qū)域和第二區(qū)域進行刻蝕，以露出所述第一 區(qū)域和所述第二區(qū)域分別對應(yīng)的algan介質(zhì)層上表面；

在露出的所述algan介質(zhì)層和剩余的所述hfo2介質(zhì)層上表面沉積第一金屬層；

對所述第一金屬層進行光刻、刻蝕，以露出所述hfo2介質(zhì)層并形成歐姆接觸電極；

沿著露出的所述hfo2介質(zhì)層的表面的預(yù)定區(qū)域向下進行干法刻蝕，直到刻蝕掉部分的所述algan介質(zhì)層，被刻蝕掉的所述hfo2介質(zhì)層和部分所述algan介質(zhì)層形成柵極接觸孔；

在所述柵極接觸孔的表面、剩余的所述hfo2介質(zhì)層和所述歐姆接觸電極上表面生長第二金屬層，并對所述第二金屬層進行光刻、刻蝕形成柵極，以完成ganhfet的制作。

本發(fā)明實施例提供的氮化鎵高電子遷移率晶體管的制作方法，在氮化鋁鎵algan介質(zhì)層上表面鋪設(shè)氧化鉿hfo2介質(zhì)層，利用algan介質(zhì)層和hfo2介質(zhì)層介電常數(shù)的差距，有效地從半導(dǎo)體表面?zhèn)鬏敾蛱崛‰娡?，緩解器件失效，從而減小了逆壓電效應(yīng)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例提供的氮化鎵高電子遷移率晶體管的制作方法流程圖；

圖2為執(zhí)行本發(fā)明實施例制作過程中g(shù)anhfet的剖面示意圖；

圖3為執(zhí)行本發(fā)明實施例制作過程中g(shù)anhfet的剖面示意圖；

圖4為執(zhí)行本發(fā)明實施例制作過程中g(shù)anhfet的剖面示意圖；

圖5為執(zhí)行本發(fā)明實施例制作過程中g(shù)anhfet的剖面示意圖；

圖6為執(zhí)行本發(fā)明實施例制作過程中g(shù)anhfet的剖面示意圖；

圖7為執(zhí)行本發(fā)明實施例制作過程中g(shù)anhfet的剖面示意圖。

具體實施方式

圖1為本發(fā)明實施例提供的氮化鎵高電子遷移率晶體管的制作方法流程圖。為了對本實施例中的方法進行清楚系統(tǒng)的描述，圖2-圖7為執(zhí)行本發(fā)明實施例方法過程中氮化鎵高電子遷移率晶體管ganhfet的剖面示意圖，如 圖1所示，所述方法包括：

步驟s101、在硅襯底的表面上依次生長氮化鎵gan介質(zhì)層、氮化鋁鎵algan介質(zhì)層和氧化鉿hfo2介質(zhì)層；

如圖2所示，在硅襯底的表面上依次生長氮化鎵gan介質(zhì)層、氮化鋁鎵algan介質(zhì)層和氧化鉿hfo2介質(zhì)層，執(zhí)行步驟s101后的ganhfet的剖面示意圖如圖2所示，其中，硅襯底用20表示，gan介質(zhì)層用21表示，algan介質(zhì)層用22表示，hfo2介質(zhì)層用23表示。

步驟s102、對所述hfo2介質(zhì)層的第一區(qū)域和第二區(qū)域進行刻蝕，以露出所述第一區(qū)域和所述第二區(qū)域分別對應(yīng)的algan介質(zhì)層上表面；

在圖2的基礎(chǔ)上，對hfo2介質(zhì)層的第一區(qū)域和第二區(qū)域進行干法刻蝕，即通過干法刻蝕刻蝕掉第一區(qū)域和第二區(qū)域中的hfo2介質(zhì)層，且刻蝕掉第一區(qū)域中的hfo2介質(zhì)層后形成源端接觸孔，刻蝕掉第二區(qū)域中的hfo2介質(zhì)層后形成漏端接觸孔。

執(zhí)行步驟s102后的ganhfet的剖面示意圖如圖3所示，其中，刻蝕掉第一區(qū)域中的si3n4介質(zhì)層后形成的源端接觸孔用24表示，刻蝕掉第二區(qū)域中的si3n4介質(zhì)層后形成的漏端接觸孔用25表示。

步驟s103、在露出的所述algan介質(zhì)層和剩余的所述hfo2介質(zhì)層上表面沉積第一金屬層；

具體地，在露出的algan介質(zhì)層用22和剩余的hfo2介質(zhì)層23上表面沉積第一金屬層，執(zhí)行步驟s103后的ganhfet的剖面示意圖如圖4所示，其中，沉積的第一金屬層用26表示。

在本發(fā)明實施例中，所述在露出的所述algan介質(zhì)層和剩余的所述hfo2介質(zhì)層上表面沉積第一金屬層之前，還包括：對所述露出的所述algan介質(zhì)層和剩余的所述hfo2介質(zhì)層的上表面進行清洗。

具體的，在露出的所述algan介質(zhì)層和剩余的所述hfo2介質(zhì)層上表面沉積第一金屬層之前，采用dhf+sc1+sc2方法對露出的所述algan介質(zhì)層和剩余的所述hfo2介質(zhì)層上表面進行清洗，其中，dhf表示用稀氟氫酸清洗，sc1表示標(biāo)準化第一步清洗，sc2表示標(biāo)準化第二步清洗，三次清洗的時間均為60s。

優(yōu)選的，所述第一金屬層為歐姆電極金屬，所述歐姆電極金屬包括四層 介質(zhì)，所述四層介質(zhì)按照從下到上的順序依次為鈦、鋁、鈦和氮化鈦。

具體的，采用磁控濺射鍍膜工藝沉積第一金屬層，第一金屬層為歐姆電極金屬，歐姆電極金屬包括四層，第一層為鈦，第二層為鋁，第三層為鈦，第四層為氮化鈦，第一層鈦的沉積量為第二層鋁的沉積量為第三層鈦的沉積量為第四層氮化鈦的沉積量為并且從第一層到第四層的順序與ganhfet的剖面示意圖中從下到上的順序一致。

步驟s104、對所述第一金屬層進行光刻、刻蝕，以露出所述hfo2介質(zhì)層并形成歐姆接觸電極；

對第一金屬層26的一部分進行光刻、刻蝕，以露出所述hfo2介質(zhì)層，未刻蝕掉的第一金屬層26分別構(gòu)成歐姆接觸電極，該歐姆接觸電極包括源極和漏極，執(zhí)行步驟s104后的ganhfet的剖面示意圖如圖5所示，其中，源極用27表示，漏極用28表示。

所述對所述第一金屬層進行光刻、刻蝕，以露出所述hfo2介質(zhì)層并形成歐姆接觸電極之后，還包括：在840℃的條件下，在n2氛圍內(nèi)退火30s，以便形成良好的歐姆接觸的金屬電極。

所述對所述第一金屬層進行光刻，包括：對所述第一金屬層依次進行涂膠、曝光、顯影。

步驟s105、沿著露出的所述hfo2介質(zhì)層的表面的預(yù)定區(qū)域向下進行干法刻蝕，直到刻蝕掉部分的所述algan介質(zhì)層，被刻蝕掉的所述hfo2介質(zhì)層和部分所述algan介質(zhì)層形成柵極接觸孔；

在圖5的基礎(chǔ)上，沿著露出的所述hfo2介質(zhì)層23的表面的預(yù)定區(qū)域向下進行干法刻蝕，直到刻蝕掉部分的所述algan介質(zhì)層22，該預(yù)定區(qū)域小于露出的所述hfo2介質(zhì)層23的表面區(qū)域，被刻蝕掉的hfo2介質(zhì)層23和部分所述algan介質(zhì)層22形成柵極接觸孔，執(zhí)行步驟s105后的ganhfet的剖面示意圖如圖6所示，其中，柵極接觸孔用29表示。

步驟s106、在所述柵極接觸孔的表面、剩余的所述hfo2介質(zhì)層和所述歐姆接觸電極上表面生長第二金屬層，并對所述第二金屬層進行光刻、刻蝕形成柵極，以完成ganhfet的制作。

在圖6的基礎(chǔ)上，在柵極接觸孔29的表面，露出的hfo2介質(zhì)層23、源極27和漏極28的上表面采用磁控濺射鍍膜工藝沉積第二金屬層，并對所述 第二金屬層進行光刻、刻蝕處理，形成柵極，此處，對所述第二金屬層進行光刻、刻蝕處理與上述步驟s104對所述第一金屬層進行光刻、刻蝕處理的過程一致，此處不再贅述，執(zhí)行步驟s106后的ganhfet的剖面示意圖如圖7所示，柵極用30表示，如圖7所示的結(jié)構(gòu)為最終制作成的ganhfet的剖面示意圖。

優(yōu)選的，所述第二金屬層包括兩層介質(zhì)，所述兩層介質(zhì)按照從下到上的順序依次為鎳和金。所述對所述第二金屬層進行光刻，包括：對所述第二金屬層依次進行涂膠、曝光、顯影。

本發(fā)明實施例在氮化鋁鎵algan介質(zhì)層上表面鋪設(shè)氧化鉿hfo2介質(zhì)層，利用algan介質(zhì)層和hfo2介質(zhì)層介電常數(shù)的差距，有效地從半導(dǎo)體表面?zhèn)鬏敾蛱崛‰娡?，緩解器件失效，從而減小了逆壓電效應(yīng)。

綜上所述，本發(fā)明實施例在氮化鋁鎵algan介質(zhì)層上表面鋪設(shè)氧化鉿hfo2介質(zhì)層，利用algan介質(zhì)層和hfo2介質(zhì)層介電常數(shù)的差距，有效地從半導(dǎo)體表面?zhèn)鬏敾蛱崛‰娡?，緩解器件失效，從而減小了逆壓電效應(yīng)。

在本發(fā)明所提供的幾個實施例中，應(yīng)該理解到，所揭露的裝置和方法，可以通過其它的方式實現(xiàn)。例如，以上所描述的裝置實施例僅僅是示意性的，例如，所述單元的劃分，僅僅為一種邏輯功能劃分，實際實現(xiàn)時可以有另外的劃分方式，例如多個單元或組件可以結(jié)合或者可以集成到另一個系統(tǒng)，或一些特征可以忽略，或不執(zhí)行。另一點，所顯示或討論的相互之間的耦合或直接耦合或通信連接可以是通過一些接口，裝置或單元的間接耦合或通信連接，可以是電性，機械或其它的形式。

所述作為分離部件說明的單元可以是或者也可以不是物理上分開的，作為單元顯示的部件可以是或者也可以不是物理單元，即可以位于一個地方，或者也可以分布到多個網(wǎng)絡(luò)單元上。可以根據(jù)實際的需要選擇其中的部分或者全部單元來實現(xiàn)本實施例方案的目的。

另外，在本發(fā)明各個實施例中的各功能單元可以集成在一個處理單元中，也可以是各個單元單獨物理存在，也可以兩個或兩個以上單元集成在一個單元中。上述集成的單元既可以采用硬件的形式實現(xiàn)，也可以采用硬件加軟件功能單元的形式實現(xiàn)。

上述以軟件功能單元的形式實現(xiàn)的集成的單元，可以存儲在一個計算機 可讀取存儲介質(zhì)中。上述軟件功能單元存儲在一個存儲介質(zhì)中，包括若干指令用以使得一臺計算機設(shè)備(可以是個人計算機，服務(wù)器，或者網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等)或處理器(processor)執(zhí)行本發(fā)明各個實施例所述方法的部分步驟。而前述的存儲介質(zhì)包括：u盤、移動硬盤、只讀存儲器(read-onlymemory，rom)、隨機存取存儲器(randomaccessmemory，ram)、磁碟或者光盤等各種可以存儲程序代碼的介質(zhì)。

本領(lǐng)域技術(shù)人員可以清楚地了解到，為描述的方便和簡潔，僅以上述各功能模塊的劃分進行舉例說明，實際應(yīng)用中，可以根據(jù)需要而將上述功能分配由不同的功能模塊完成，即將裝置的內(nèi)部結(jié)構(gòu)劃分成不同的功能模塊，以完成以上描述的全部或者部分功能。上述描述的裝置的具體工作過程，可以參考前述方法實施例中的對應(yīng)過程，在此不再贅述。

最后應(yīng)說明的是：以上各實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述各實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術(shù)特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實施例技術(shù)方案的范圍。