氮化镓高电子迁移率晶体管的制备方法技术

本发明专利技术提供一种氮化镓高电子迁移率晶体管的制备方法，通过在氮化镓外延片的表面沉淀介质层；依次制备晶体管的欧姆接触电极和栅极；在晶体管的表面上沉积绝缘层；刻蚀绝缘层形成栅场板孔，淀积形成与栅极相连的栅场板。从而通过介质层有效地从栅极的表面传输和提取电通量，起到了降低晶体管表面电场的效果，还通过设置与栅极相连的栅场板，实现对电流崩塌的抑制作用，改善了晶体管器件的击穿特性，解决现有技术中由于绝缘层容易被提前击穿从而使得晶体管器件失效的问题。

【技术实现步骤摘要】
氮化镓高电子迁移率晶体管的制备方法
本专利技术涉及半导体
，尤其涉及一种氮化镓高电子迁移率晶体管的制备方法。
技术介绍
氮化镓是第三代宽禁带半导体材料，由于其具有大禁带宽度、高电子饱和速率、高击穿电场、较高热导率、耐腐蚀以及抗辐射性能等优点，被认为是制作短波光电子器件和高压高频率大功率器件的最佳材料。由于基于氮化镓的氮化镓/氮化镓铝结构具有更高的电子迁移率，氮化镓/氮化镓铝的高电子迁移率晶体管(High-Electron-MobilityTransistors，简称HEMTs)已经成为研究热点。这是因为氮化镓/氮化镓铝的异质结处会形成高浓度、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。而由于氮化镓/氮化镓铝的异质结的二维电子气中电子浓度很高，如果只有栅场板和未掺杂的氮化镓/氮化镓铝，器件的栅极边缘电场密度很大，会发生绝缘层提前被击穿，导致器件失效。
技术实现思路
本专利技术提供一种氮化镓高电子迁移率晶体管的制备方法，用于解决在现有的氮化镓高电子迁移率晶体管的制备中出现的晶体管的栅极边缘电场密度大，从而导致的绝缘层被提前被击穿而产生晶体管器件失效的问题。本专利技术提供的氮化镓高电子迁移率晶体管的制备方法，包括：在氮化镓外延片的表面沉淀介质层；依次制备晶体管的欧姆接触电极和栅极；在晶体管的表面上沉积绝缘层；刻蚀所述绝缘层形成栅场板孔，淀积形成与所述栅极相连的栅场板。进一步地，在上述制备方法中，所述刻蚀所述绝缘层形成与所述栅极接触的栅场板孔，淀积形成栅场板，包括：对所述绝缘层进行干法刻蚀，形成所述栅场板孔，其中，所述栅场板孔与所述栅极的表面接触；在所述栅场板孔内和所述绝缘层的表面淀积第一金属，形成第一金属层；对所述第一金属层进行光刻和刻蚀，形成所述栅场板。进一步地，在上述制备方法中，所述在所述栅场板孔内和所述绝缘层的表面淀积第一金属，形成第一金属层，包括：采用磁控溅射镀膜工艺，在所述栅场板孔内和所述绝缘层的表面沉积金属铝硅铜，形成所述第一金属层。进一步地，在上述制备方法中，所述在氮化镓外延片的表面沉淀介质层，包括：在所述氮化镓外延片的表面沉积氧化铪，形成所述介质层。进一步地，在上述制备方法中，所述制备晶体管的欧姆接触电极，包括：刻蚀所述介质层，分别形成两个欧姆接触孔；在两个所述欧姆接触孔内以及所述介质层的表面沉积第二金属，并形成第二金属层；对所述第二金属层进行光刻，刻蚀和退火处理，形成所述欧姆接触电极。进一步地，在上述制备方法中，所述制备晶体管的栅极，包括：刻蚀所述介质层以及部分所述氮化镓外延片中的势垒层，形成栅极接触孔；在所述栅极接触孔内，所述欧姆接触电极的表面以及所述介质层的表面沉积第三金属，形成第三金属层；对所述第三金属层进行光刻和刻蚀，形成所述栅极。进一步地，在上述制备方法中，所述势垒层被刻蚀的深度为所述势垒层的厚度的一半。进一步地，在上述制备方法中，所述在晶体管的表面上沉积绝缘层，包括：在所述欧姆接触电极的表面，所述介质层的表面以及所述栅极的表面沉积氮化硅，形成所述绝缘层。进一步地，在上述制备方法中，所述在两个所述欧姆接触孔内以及所述介质层的表面沉积第二金属，并形成第二金属层之前，还包括：对所述欧姆接触孔进行清洗。进一步地，在上述制备方法中，所述退火处理包括在氮气的条件下，采用840℃的退火温度进行退火时间为30s的退火工艺。本专利技术提供的一种氮化镓高电子迁移率晶体管的制备方法通过在氮化镓外延片的表面沉淀介质层；依次制备晶体管的欧姆接触电极和栅极；在晶体管的表面上沉积绝缘层；刻蚀所述绝缘层形成栅场板孔，淀积形成与所述栅极相连的栅场板。从而通过介质层有效地从栅极的表面传输和提取电通量，起到了降低晶体管表面电场的效果，还通过设置与栅极相连的栅场板，实现对电流崩塌的抑制作用，改善了晶体管器件的击穿特性，解决现有技术中由于绝缘层容易被提前击穿从而使得晶体管器件失效的问题。附图说明图1为本专利技术实施例一提供的一种氮化镓高电子迁移率晶体管的制备方法的流程示意图；图2为本专利技术实施例二提供的一种氮化家高电子迁移率晶体管的制备方法的流程示意图；图3为执行实施例二的步骤201后的氮化镓高电子迁移率晶体管的剖面结构示意图；图4为执行实施例二的步骤202后的氮化镓高电子迁移率晶体管的剖面结构示意图；图5为执行实施例二的步骤203后的氮化镓高电子迁移率晶体管的剖面结构示意图；图6为执行实施例二的步骤204后的氮化镓高电子迁移率晶体管的剖面结构示意图；图7为执行实施例二的步骤205后的氮化镓高电子迁移率晶体管的剖面结构示意图；图8为执行实施例二的步骤206后的氮化镓高电子迁移率晶体管的剖面结构示意图；图9为执行实施例二的步骤207后的氮化镓高电子迁移率晶体管的剖面结构示意图；图10为执行实施例二的步骤208后的氮化镓高电子迁移率晶体管的剖面结构示意图；图11为执行实施例二的步骤209后的氮化镓高电子迁移率晶体管的剖面结构示意图；图12为执行实施例二的步骤210后的氮化镓高电子迁移率晶体管的剖面结构示意图；图13为执行实施例二的步骤211后的氮化镓高电子迁移率晶体管的剖面结构示意图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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1为本专利技术实施例一提供的一种氮化镓高电子迁移率晶体管的制备方法的流程示意图，如图1所示，该制备方法包括如下步骤：步骤101、在氮化镓外延片的表面沉淀介质层。需要说明的是，本专利技术各实施例中所使用的氮化镓外延片可通过采用沉积的工艺制备，具体包括由下自上依次制备氮化镓外延片中的衬底，缓冲层和势垒层，其中，衬底的材质可采用硅元素，其厚度可采用625微米；缓冲层的材质可采用化合物氮化镓，其厚度可采用3微米；势垒层的材质可采用化合物氮化镓铝，其厚度可采用25微米。在氮化镓外延片的势垒层的表面，通过沉积工艺形成介质层。具体的，在氮化镓外延片的表面沉积化合物氧化铪，形成介质层，例如，采用低压力化学气相沉积法在氮化镓外延片的表面沉积氧化铪，从而形成介质层。其中，该介质层的厚度可采用30纳米。步骤102、依次制备晶体管的欧姆接触电极和栅极。在完成对介质层的制备之后，在介质层表面依次制备晶体管的欧姆接触电极和栅极，对欧姆接触电极和栅极的制备工艺可以采用目前的成熟制备工艺，本领域技术人员可根据实际情况自行选择，本专利技术对此不进行限定。步骤103、在晶体管的表面上沉积绝缘层。在晶体管的表面上沉积绝缘层。具体的，在欧姆接触电极的表面，栅极的表面和介质层的表面，通过沉积工艺形成绝缘层。例如，采用低压力化学气相沉积法在欧姆接触电极的表面，栅极的表面和介质层的表面沉积化合物氮化硅，形成绝缘层。其中，该绝缘层的厚度可采用500纳米。步骤104、刻蚀绝缘层形成栅场板孔，淀积形成与栅极相连的栅场板。通过刻蚀步骤103得到的绝缘层，形成栅场板孔，淀积形成与栅极相连的栅场板。具体的，可通过干法刻蚀工艺对绝缘层进行刻蚀，形成栅场板孔，其中，栅场板本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氮化镓高电子迁移率晶体管的制备方法，其特征在于，包括：在氮化镓外延片的表面沉淀介质层；依次制备晶体管的欧姆接触电极，栅极；在晶体管的表面上沉积绝缘层；刻蚀所述绝缘层形成栅场板孔，淀积形成与所述栅极相连的栅场板。

【技术特征摘要】
1.一种氮化镓高电子迁移率晶体管的制备方法，其特征在于，包括：在氮化镓外延片的表面沉淀介质层；依次制备晶体管的欧姆接触电极，栅极；在晶体管的表面上沉积绝缘层；刻蚀所述绝缘层形成栅场板孔，淀积形成与所述栅极相连的栅场板。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述刻蚀所述绝缘层形成与所述栅极接触的栅场板孔，淀积形成栅场板，包括：对所述绝缘层进行干法刻蚀，形成所述栅场板孔，其中，所述栅场板孔与所述栅极的表面接触；在所述栅场板孔内和所述绝缘层的表面淀积第一金属，形成第一金属层；对所述第一金属层进行光刻和刻蚀，形成所述栅场板。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述在所述栅场板孔内和所述绝缘层的表面淀积第一金属，形成第一金属层，包括：采用磁控溅射镀膜工艺，在所述栅场板孔内和所述绝缘层的表面沉积金属铝硅铜，形成所述第一金属层。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述在氮化镓外延片的表面沉淀介质层，包括：在所述氮化镓外延片的表面沉积氧化铪，形成所述介质层。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述制备晶体管的欧姆接触电极，包括：刻蚀所述介质层，分别形成两个欧姆接触孔；...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘美华，孙辉，林信南，陈建国，
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