一种氮化镓场效应晶体管及其制作方法技术

本发明专利技术提供了一种氮化镓场效应晶体管，包括衬底、在所述衬底上依次形成的外延层、钝化层、第一氧化层、源极、漏极、栅极、第二氧化层及场板层；其中，所述场板层与所述源极通过金属引线电连接，所述场板层与所述栅极部分相对。本发明专利技术还提供了一种氮化镓场效应晶体管的制作方法。本发明专利技术将栅极和场板层部分相对设置，能够抑制电流崩塌来改善器件击穿特性，而且能够减小第一层场板和漏极之间的电场密度，从而改善器件的耐压。

Gallium nitride field effect transistor and manufacturing method thereof

The invention provides a gallium nitride field effect transistor comprises a substrate, which are sequentially formed on the substrate and the epitaxial layer, a passivation layer, a first oxide layer, a source electrode, a drain, gate second, oxide layer and field plate layer; among them, the field plate layer and the source electrode through a metal wire the electrical connection, the field plate layer and the gate part relatively. The invention also provides a method for manufacturing a gallium nitride field effect transistor. The gate field plate layer and positioned relative to suppress the current collapse to improve the breakdown characteristics of electric field density and can reduce the first layer between the field plate and the drain, thereby improving the pressure resistance of the device.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体器件制作
，尤其涉及一种氮化镓场效应晶体管及其制作方法。
技术介绍
随着高效完备的功率转换电路和系统需求的日益增加，具有低功耗和高速特性的功率器件最近吸引了很多关注。氮化镓GaN是第三代宽禁带半导体材料，由于其具有大禁带宽度(3.4eV)、高电子饱和速率(2e7cm/s)、高击穿电场(1e10--3e10V/cm)，较高热导率，耐腐蚀和抗辐射性能，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，被认为是研究短波光电子器件和高压高频率大功率器件的最佳材料。GaN基AlGaN/GaN高迁移率晶体管是功率器件中的研究热点，这是因为AlGaN/GaN抑制结处形成高浓度、高迁移率的二维电子气(2DEG)，同时异质结对2DEG具有良好的调节作用。场板结构通过改善电场分布，可以有效地改善器件的击穿特性，因此，场板结构广泛的应用于AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管器件中。但是传统场板结构中，第一层场板和漏极之间的电场密度很大，容易击穿。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术提供了一种氮化镓场效应晶体管及其制作方法，减小了第一层场板和漏极之间的电场密度，从而改善器件的耐压。第一方面，本专利技术提供了一种氮化镓场效应晶体管，包括衬底、在所述衬底上依次形成的外延层、钝化层、第一氧化层、源极、漏极、栅极、第二氧化层及场板层；其中，所述场板层与所述源极通过金属引线电连接，所述场板层与所述栅极部分相对。优选地，所述外延层包括未掺杂的GaN层和未掺杂的AlGaN层。优选地，所述钝化层的材料为Si3N4，所述第一氧化层和第二氧化层的材料为PETEOS。优选地，所述源极通过贯穿所述第一氧化层和所述钝化层的第一过孔与所述外延层接触。优选地，所述漏极通过贯穿所述第一氧化层和所述钝化层的第二过孔与所述外延层接触。优选地，所述栅极通过贯穿所述第一氧化层、所述钝化层和部分所述外延层的第三过孔与所述外延层连接。第二方面，本专利技术提供了一种氮化镓场效应晶体管的制作方法，该方法包括：在衬底上依次形成外延层、钝化层及第一氧化层；形成源极和漏极，所述源极通过第一过孔与所述外延层接触，所述漏极通过第二过孔与所述外延层接触；形成栅极，所述栅极通过第三过孔与所述外延层连接；在所述源极、漏极及栅极上形成第二氧化层；在所述第二氧化层上形成场板层；其中，所述场板层与所述源极通过金属引线电连接，所述场板层与所述栅极部分相对。优选地，所述形成源极和漏极之前，该方法还包括：对所述第一氧化层及所述钝化层进行刻蚀，形成贯穿所述钝化层及所述第一氧化层的第一过孔及第二过孔。优选地，所述形成栅极之前，该方法还包括：对所述第一氧化层、所述钝化层及部分所述外延层进行刻蚀，形成贯穿所述第一氧化层、所述钝化层及部分所述外延层的第三过孔。优选地，所述外延层包括未掺杂的GaN层和未掺杂的AlGaN层。由上述技术方案可知，本专利技术提供一种氮化镓场效应晶体管及其制作方法，栅极的一部分为第一层场板，与场板层部分相对设置，通过抑制电流崩塌来改善器件击穿特性；并在第二层场板下形成耗尽区(第二氧化层)，以减小第一层场板和漏极之间的电场密度，提高了器件的耐压。附图说明为了更清楚地说明本专利技术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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些图获得其他的附图。图1是本专利技术一实施例提供的形成钝化层和第一氧化层的示意图；图2是本专利技术一实施例提供的形成第一过孔和第二过孔的示意图；图3是本专利技术一实施例提供的形成金属层的示意图；图4是本专利技术一实施例提供的形成源极和漏极的示意图；图5是本专利技术一实施例提供的形成第三过孔的示意图；图6是本专利技术一实施例提供的形成栅极的示意图；图7是本专利技术一实施例提供的形成第二氧化层的示意图；图8是本专利技术一实施例提供的形成场板层的示意图；图9是本专利技术另一实施例提供的一种氮化镓场效应晶体管的制作方法的流程示意图。图1～图8中：1-衬底；2-未掺杂的GaN层；3-未掺杂的AlGaN层；4-钝化层；5-第一氧化层；6-金属层；61-源极；62-漏极；7-栅极；8-第二氧化层；9-场板层。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，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，都属于本专利技术保护的范围。图8示出了本专利技术一实施例提供的一种氮化镓场效应晶体管的结构示意图，如图8所示，该场效应晶体管包括衬底1、在所述衬底1上依次形成的外延层(2和3)、钝化层4、第一氧化层5、源极61、漏极62、栅极7、第二氧化层8及场板层9。其中，所述场板层9与所述源极61通过金属引线电连接，所述场板层9与所述栅极7部分相对。上述氮化镓场效应晶体管中，场板层9与所述源极61通过打孔，引出金属引线以使其电连接，能够有效减少工艺，节省材料及成本。且将栅极7的一部分为第一层场板，与场板层部分相对设置，以通过抑制电流崩塌来改善器件击穿特性；并在第二层场板下形成耗尽区(第二氧化层8)，以减小第一层场板(栅极)和漏极62之间的电场密度，提高了器件的耐压。本实施例中，所述外延层包括未掺杂的GaN层2和未掺杂的AlGaN层3。具体地，在本实施例中，所述钝化层4的材料为Si3N4，所述第一氧化层5和第二氧化层8的材料均为PETEOS。在上述外延层上形成钝化层4和第一氧化层5，其不仅能够改善外延片层上的未掺杂AlGaN界面态的缺陷，还能够使钝化层4和第一氧化层5之间的粘合度较好，不易出现未粘接的情况。在本实施例的一个优选的实施方式中，所述源极61通过贯穿所述第一氧化层5和所述钝化层4的第一过孔与所述外延层接触。在本实施例的一个优选的实施方式中，所述漏极62通过贯穿所述第一氧化层5和所述钝化层4的第二过孔与所述外延层接触。在本实施例的一个优选的实施方式中，所述栅极7通过贯穿所述第一氧化层、所述钝化层和部分所述外延层的第三过孔与所述外延层连接。需要说明的是，本实施例中的场效应晶体管可以理解为增强型的MOS，故上述栅极7会通过第三过孔与外延片层连接，且深入外延片层的未掺杂的AlGaN层3的区域内部。如图9所示，为本专利技术另一实施例还提供的一种氮化镓场效应晶体管的制作方法的流程示意图，该方法包括如下步骤：S1：在衬底1上依次形成外延层、钝化层4及第一氧化层5，如图1所示。其中，外延层包括未掺杂的GaN层2和未掺杂的AlGaN层3。所述钝化层4的材料为Si3N4，所述第一氧化层5材料为PETEOS。S2：形成源极61和漏极62，所述源极61通过第一过孔与所述外延层接触，所述漏极62通过第二过孔与所述外延层接触。需要说明的是，步骤S2之前还包括如下步骤：对所述第一氧化层5及所述钝化层4进行刻蚀，形成贯穿所述钝化层4及所述第一氧化层5的第一过孔及第二过孔，如图2所示。具体来说，对第一氧化层5和钝化层4进行干法刻蚀。进一步地，步骤S2还包括如下子步骤：S21：在金本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氮化镓场效应晶体管，其特征在于，包括衬底、在所述衬底上依次形成的外延层、钝化层、第一氧化层、源极、漏极、栅极、第二氧化层及场板层；其中，所述场板层与所述源极通过金属引线电连接，所述场板层与所述栅极部分相对。

【技术特征摘要】
1.一种氮化镓场效应晶体管，其特征在于，包括衬底、在所述衬底上依次形成的外延层、钝化层、第一氧化层、源极、漏极、栅极、第二氧化层及场板层；其中，所述场板层与所述源极通过金属引线电连接，所述场板层与所述栅极部分相对。2.根据权利要求1所述的场效应晶体管，其特征在于，所述外延层包括未掺杂的GaN层和未掺杂的AlGaN层。3.根据权利要求1所述的场效应晶体管，其特征在于，所述钝化层的材料为Si3N4，所述第一氧化层和第二氧化层的材料为PETEOS。4.根据权利要求1所述的场效应晶体管，其特征在于，所述源极通过贯穿所述第一氧化层和所述钝化层的第一过孔与所述外延层接触。5.根据权利要求1所述的场效应晶体管，其特征在于，所述漏极通过贯穿所述第一氧化层和所述钝化层的第二过孔与所述外延层接触。6.根据权利要求2所述的场效应晶体管，其特征在于，所述栅极通过贯穿所述第一氧化层、所述钝化层和部分所述外延层的第三过孔与所述外延层连接。7.一种氮化镓场...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘美华，陈建国，林信南，
申请(专利权)人：北京大学，北大方正集团有限公司，深圳方正微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11