一种氮化镓晶体管结构制造技术

本实用新型专利技术涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种降低欧姆接触电阻的氮化镓晶体管结构，包括：衬底；氮化镓沟道层，设置于衬底上；势垒层，设置于氮化镓沟道层上；两个沟槽，分别设置于势垒层的两侧，每个沟槽包括一第一刻蚀区和一第二刻蚀区，第一刻蚀区的底部位于势垒层内，第二刻蚀区的底部延伸至氮化镓沟道层内。本实用新型专利技术的有益效果：提供一种新型的氮化镓晶体管结构，该结构用于设置源极和漏极的沟槽底部部分延伸到氮化镓沟道层内，在源漏端既保证了二维电子气层的存在，同时也增加了欧姆金属与势垒层、氮化镓沟道层的接触面积，从而降低了欧姆接触电阻。

【技术实现步骤摘要】
一种氮化镓晶体管结构
本技术涉及半导体制造
，尤其涉及一种降低欧姆接触电阻的氮化镓晶体管结构。
技术介绍
硅基氮化镓功率器件相比传统的硅功率器件，具有耐高温、高效率、高速度的特点，被广泛使用于电源转换系统。常规的常关型器件结构，如图1所示，在制备工艺过程中，由于势垒层通常采用AlGaN(铝镓氮)，AlGaN厚度很薄，仅为15nm-25nm，并且AlGaN/GaN的刻蚀选择比很低，因而很难对源极端和漏极端的AlGaN的刻蚀深度进行控制。当对AlGaN刻蚀过深时，接近氮化镓沟道层(GaN)表面时，会切断二维电子气(Two-dimensionalelectrongas，简称2DEG)；当对AlGaN刻蚀过浅时，源漏端生长金属电极的欧姆特性并不能发挥到极致。
技术实现思路
针对现有技术中存在的上述问题，现提供一种氮化镓晶体管结构。具体技术方案如下：本技术包括一种氮化镓晶体管结构，包括：一衬底；一氮化镓沟道层，设置于所述衬底上；一势垒层，设置于所述氮化镓沟道层上；两个沟槽，分别设置于所述势垒层的两侧，每个所述沟槽包括一第一刻蚀区和一第二刻蚀区，所述第一刻蚀区的底部位于所述势垒层内，所述第二刻蚀区的底部延伸至所述氮化镓沟道层内。优选的，还包括一二维电子气层，设置于所述氮化镓沟道层与所述势垒层之间，部分覆盖于所述氮化镓沟道层的上表面，所述氮化镓沟道层的两侧直接与所述势垒层接触。优选的，两个所述沟槽的所述第二刻蚀区分别位于所述二维电子气层的两侧。优选的，所述第一刻蚀区的宽度大于所述第二刻蚀区的宽度。优选的，两个所述沟槽的尺寸及形状相同，用于填充导电介质以分别形成所述氮化镓晶体管结构的源极和漏极。优选的，所述势垒层的上表面设有栅极，所述栅极位于所述源极和所述漏极之间。优选的，所述势垒层的材料包括铝镓氮或氮化镓。优选的，还包括一氮化镓缓冲层，设置于所述衬底上。优选的，还包括氮化铝层，设置于所述衬底与所述氮化镓缓冲层之间。优选的，所述第一刻蚀区和所述第二刻蚀区的底部及侧壁均覆盖有欧姆金属。本技术的技术方案具有如下优点或有益效果：提供一种新型的氮化镓晶体管结构，该结构用于设置源极和漏极的沟槽底部部分延伸到氮化镓沟道层内，在源漏端既保证了二维电子气层的存在，同时也增加了欧姆金属与势垒层、氮化镓沟道层的接触面积，从而降低了欧姆接触电阻。附图说明图1为现有技术中的氮化镓晶体管的结构示意图；图2为本技术实施例中的氮化镓晶体管的沟槽结构图；图3为本技术实施例中的氮化镓晶体管的整体结构图。具体实施方式下面将结合本技术实施例中的附图，对本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技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面结合附图和具体实施例对本技术作进一步说明，但不作为本技术的限定。本技术提供一种氮化镓晶体管结构，如图3所示，包括：衬底1；氮化镓沟道层2(GaN)，设置于衬底上1；势垒层3(AlGaN)，设置于氮化镓沟道层2上；两个沟槽4，分别设置于势垒层3的两侧，每个沟槽4包括一第一刻蚀区和一第二刻蚀区，第一刻蚀区的底部位于势垒层3内，第二刻蚀区的底部延伸至氮化镓沟道层2内；二维电子气层5(2DEG)，设置于氮化镓沟道层2与势垒层3之间，部分覆盖于氮化镓沟道层2的上表面，氮化镓沟道层2的两侧直接与势垒层3接触。具体地，通过上述技术方案，如图2所示，本技术的沟槽4通过两次刻蚀形成，第一次刻蚀停止于势垒层3内，仅对势垒层3进行了部分刻蚀，形成了较浅的第一刻蚀区，并未切断二维电子气层5；然后对第一刻蚀区的底部继续进行刻蚀以形成第二刻蚀区，使得第二刻蚀区的底部延伸到氮化镓沟道层2内，最终形成一个L型的沟槽4，再对沟槽4的底部及侧壁覆盖欧姆金属6，从而在保证不影响源漏端2DEG存在的情况下，同时也增加了欧姆金属6与势垒层3、氮化镓沟道层2的接触面积，从而降低了氮化镓晶体管的欧姆接触电阻。在一种较优的实施例中，两个沟槽4的第二刻蚀区分别位于二维电子气层的两侧，第一刻蚀区的宽度大于第二刻蚀区的宽度。对比图1和图3可知，本技术形成的沟槽4，既可以很好地控制第一刻蚀区的深度，同时，由于第二刻蚀区避开了2DEG所在的位置，不会切断2DEG，该结构降低了氮化镓晶体管的工艺难度，并增加了欧姆金属的接触面积，提升了氮化镓晶体管的性能。在一种较优的实施例中，如图3所示，两个沟槽的尺寸及形状相同，用于填充导电介质以分别形成氮化镓晶体管结构的源极7和漏极8，势垒层3的上表面设有栅极9，栅极9位于源极7和漏极8之间，由一层金属和一层P型氮化镓组成。在刻蚀过程中，可以同时对势垒层3的两侧进行刻蚀，同时形成两个沟槽4，以简化工艺。在一种较优的实施例中，势垒层3的材料包括铝镓氮或氮化镓。势垒层3的上表面还覆盖一层氮化硅10(SiN)。在一种较优的实施例中，还包括一氮化镓缓冲层11，设置于衬底1上。在一种较优的实施例中，氮化镓晶体管结构还包括氮化铝层12(AluminiumNitrideMaterial，AIN)，设置于衬底1与氮化镓缓冲层11之间。本技术的技术方案具有如下优点或有益效果：提供一种新型的氮化镓晶体管结构，该结构用于设置源极和漏极的沟槽底部部分延伸到氮化镓沟道层内，在源漏端既保证了二维电子气层的存在，同时也增加了欧姆金属与势垒层、氮化镓沟道层的接触面积，从而降低了欧姆接触电阻，此外本技术的氮化镓晶体管的工艺难度也较低。以上所述仅为本技术较佳的实施例，并非因此限制本技术的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本技术说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本技术的保护范围内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种氮化镓晶体管结构，其特征在于，包括：/n一衬底；/n一氮化镓沟道层，设置于所述衬底上；/n一势垒层，设置于所述氮化镓沟道层上；/n两个沟槽，分别设置于所述势垒层的两侧，每个所述沟槽包括一第一刻蚀区和一第二刻蚀区，所述第一刻蚀区的底部位于所述势垒层内，所述第二刻蚀区的底部延伸至所述氮化镓沟道层内。/n

【技术特征摘要】
1.一种氮化镓晶体管结构，其特征在于，包括：
一衬底；
一氮化镓沟道层，设置于所述衬底上；
一势垒层，设置于所述氮化镓沟道层上；
两个沟槽，分别设置于所述势垒层的两侧，每个所述沟槽包括一第一刻蚀区和一第二刻蚀区，所述第一刻蚀区的底部位于所述势垒层内，所述第二刻蚀区的底部延伸至所述氮化镓沟道层内。


2.根据权利要求1所述的氮化镓晶体管结构，其特征在于，还包括一二维电子气层，设置于所述氮化镓沟道层与所述势垒层之间，部分覆盖于所述氮化镓沟道层的上表面，所述氮化镓沟道层的两侧直接与所述势垒层接触。


3.根据权利要求2所述的氮化镓晶体管结构，其特征在于，两个所述沟槽的所述第二刻蚀区分别位于所述二维电子气层的两侧。


4.根据权利要求1所述的氮化镓晶体管结构，其特征在于，所述第一刻蚀区的宽度大于所述第二刻蚀区的宽度。

【专利技术属性】
技术研发人员：陈敏，戴维，孙春明，郑超，欧新华，袁琼，
申请(专利权)人：上海芯导电子科技股份有限公司，
类型：新型
国别省市：上海;31