氮化镓基器件及其制备方法技术

一种氮化镓基器件及其制备方法，涉及半导体技术领域。该氮化镓基器件的制备方法包括：在衬底上形成外延层、并在外延层上形成间隔的源极和漏极，以及在外延层上形成位于源极和漏极之间的第一介质层；在第一介质层上形成第二介质层，第二介质层覆盖源极和漏极；刻蚀第一介质层和第二介质层，以在源极和漏极之间同步形成露出外延层的第一凹槽和第二凹槽，第一凹槽位于源极和第二凹槽之间；在第一凹槽处形成栅极；在第二凹槽处形成场板，其中，场板与外延层通过介质层隔离。该氮化镓基器件的制备方法能够简化工艺流程，且能够提高栅极和凹槽处场板之间的对位准确性。板之间的对位准确性。板之间的对位准确性。

【技术实现步骤摘要】
氮化镓基器件及其制备方法


[0001]本专利技术涉及半导体
，具体而言，涉及一种氮化镓基器件及其制备方法。

技术介绍

[0002]氮化镓(GaN)作为第三代半导体材料，具有很高的临界击穿电场(约3.3MV/cm)，理论上GaN基器件具有很高的击穿电压，但实际用GaN材料制作的GaN HEMT(高电子迁移率晶体管)器件的击穿电压远低于其理论值。GaN HEMT器件发生提前击穿的原因包括器件的最大电场常出现在栅极的漏侧边缘处，导致栅电极电场集中，电场分布不均。
[0003]近年来，出现的解决栅电极电场集中效应最简单的方法是使用场板技术，以提高器件的击穿电压、削弱强电场电子效应从而抑制电流崩塌，提高输出功率密度。然而，现有的采用凹槽处场板的氮化镓基器件其在制备时存在工艺复杂，且存在凹槽处场板和栅极之间的对位偏差的问题。鉴于此，提供一种新的氮化镓基器件的制备方法以解决上述问题就显得十分有意义。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种氮化镓基器件及其制备方法，该氮化镓基器件及其制备方法能够简化工艺流程，且能够提高栅极和凹槽处场板之间的对位准确性。
[0005]本专利技术的实施例是这样实现的：
[0006]本专利技术的一方面，提供一种氮化镓基器件的制备方法，该氮化镓基器件的制备方法包括：在衬底上形成外延层，并在外延层上形成间隔的源极和漏极，以及在外延层上形成位于源极和漏极之间的第一介质层；在第一介质层上形成第二介质层，第二介质层覆盖源极和漏极；刻蚀第一介质层和第二介质层，以在源极和漏极之间同步形成露出外延层的第一凹槽和第二凹槽，第一凹槽位于源极和第二凹槽之间；在第一凹槽处形成栅极；在第二凹槽处形成场板。其中，场板与外延层之间通过介质层隔离。该氮化镓基器件的制备方法能够简化工艺流程，且能够提高栅极和凹槽处场板之间的对位准确性。
[0007]可选地，在第一凹槽处形成栅极，包括：在第二介质层上涂覆第一光刻胶层，并对第一光刻胶层进行图案化以形成第一通孔，第一通孔和第一凹槽呈同心设置且其在衬底上的正投影覆盖第一凹槽；在第一光刻胶层、第一凹槽和第一通孔内蒸镀金属，并剥离第一光刻胶层，以得到位于第一凹槽和第一通孔内的栅极。
[0008]可选地，在第二凹槽处形成场板，包括：在第二介质层、栅极和第二凹槽内形成连续的第三介质层，第三介质层在第二凹槽内围合形成第三凹槽；在第三凹槽处形成场板，场板与外延层之间通过第三介质层隔离。
[0009]可选地，第三介质层与外延层接触的部分沿第一方向的长度在0.1μm至2μm之间，第一方向为源极和漏极的排布方向。
[0010]可选地，第三介质层与外延层接触的部分至栅极的距离在0.1μm至2μm之间。
[0011]可选地，在第三凹槽处形成场板，包括：在第三凹槽处形成场板，场板在第三凹槽
内围合形成第四凹槽，且场板的相对两侧分别自第三凹槽内向外延伸并覆盖第三介质层的部分上表面。
[0012]可选地，第四凹槽沿第一方向的长度在0.05μm至1.95μm之间，第一方向为源极和漏极的排布方向。
[0013]可选地，场板的第一部分沿第一方向的长度在0.05μm至1μm之间，第一部分为场板自第三凹槽内伸出后朝向漏极的方向覆盖于第三介质层上的部分。
[0014]可选地，第三介质层的材料为SiN、SiO、SiON、AlO、AlN或者AlON；和/或，第三介质层的厚度在30nm至300nm之间。
[0015]可选地，第二介质层的材料为SiN、SiO、SiON、AlO、AlN或者AlON。
[0016]可选地，第一介质层的厚度在1nm至150nm之间；和/或，第二介质层的厚度在1nm至150nm之间。
[0017]可选地，场板为叠层结构，且叠层结构包括依次层叠的第一钛层、铂层、金层以及第二钛层。
[0018]本专利技术的另一方面，提供一种氮化镓基器件，该氮化镓基器件包括衬底、位于衬底上的外延层、位于外延层上且间隔的源极和漏极、位于外延层上且在源极和漏极之间的栅极、位于外延层上且隔离源极和栅极以及栅极和漏极的第一介质层、位于第一介质层上且覆盖源极和漏极的第二介质层；栅极露出于第二介质层之外，氮化镓基器件还包括依次贯通第二介质层和第一介质层的第二凹槽，第二凹槽位于栅极和漏极之间；氮化镓基器件还包括位于栅极和漏极之间的场板，场板设置于第二凹槽内，且在第二凹槽内形成有第四凹槽；场板与外延层通过介质层隔离。
[0019]可选地，氮化镓基器件还包括位于第二介质层和场板之间的第三介质层，第三介质层覆盖第二介质层、栅极以及第二凹槽的侧壁和底部，且在第二凹槽内形成有第三凹槽；场板位于第三介质层上，且第四凹槽位于第三凹槽内，场板在衬底上的正投影覆盖部分栅极。
[0020]本专利技术的有益效果包括：
[0021]本申请提供的氮化镓基器件的制备方法包括：在衬底上形成外延层，并在外延层上形成间隔的源极和漏极，以及在外延层上形成位于源极和漏极之间的第一介质层；在第一介质层上形成第二介质层，第二介质层覆盖源极和漏极；刻蚀第一介质层和第二介质层，以在源极和漏极之间同步形成露出外延层的第一凹槽和第二凹槽，第一凹槽位于源极和第二凹槽之间；在第一凹槽处形成栅极；在第二凹槽处形成场板，其中，场板与外延层通过介质层隔离。本申请通过利用同一块光罩板使得第一凹槽和第二凹槽同步形成，这样，一来能够节省步骤，简化流程，进而降低工艺复杂度，提高器件制备效率；二来，相对于分别通过光刻工艺分步骤形成第一凹槽和第二凹槽而言，本申请的第一凹槽和第二凹槽之间的间距仅取决于光罩板的设计间距，而与光刻过程的对位偏移无关，因此，还能够提高栅极和凹槽处场板的对位准确性，提高器件稳定性。
附图说明
[0022]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对
范围的限定，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，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0023]图1为本专利技术一些实施例提供的氮化镓基器件的制备方法的流程示意图之一；
[0024]图2为本专利技术一些实施例提供的氮化镓基器件的制备方法的流程示意图之二；
[0025]图3为本专利技术一些实施例提供的氮化镓基器件的制备方法的流程示意图之三；
[0026]图4为本专利技术一些实施例提供的氮化镓基器件的制备过程示意图之一；
[0027]图5为本专利技术一些实施例提供的氮化镓基器件的制备过程示意图之二；
[0028]图6为本专利技术一些实施例提供的氮化镓基器件的制备过程示意图之三；
[0029]图7为本专利技术一些实施例提供的氮化镓基器件的制备过程示意图之四；
[0030]图8为本专利技术一些实施例提供的氮化镓基器件的制备过程示意图之五；
[0031]图9为本专利技术一些实施例提供的氮化镓基器件的制备过程示意图之六；
[0032]图10为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种氮化镓基器件的制备方法，其特征在于，包括：在衬底上形成外延层，并在所述外延层上形成间隔的源极和漏极，以及在所述外延层上形成位于所述源极和所述漏极之间的第一介质层；在所述第一介质层上形成第二介质层，所述第二介质层覆盖所述源极和所述漏极；刻蚀所述第一介质层和所述第二介质层，以在所述源极和所述漏极之间同步形成露出所述外延层的第一凹槽和第二凹槽，所述第一凹槽位于所述源极和所述第二凹槽之间；在所述第一凹槽处形成栅极；在所述第二凹槽处形成场板，其中，所述场板与所述外延层通过介质层隔离。2.根据权利要求1所述的氮化镓基器件的制备方法，其特征在于，所述在所述第一凹槽处形成栅极，包括：在所述第二介质层上涂覆第一光刻胶层，并对所述第一光刻胶层进行图案化以形成第一通孔，所述第一通孔和所述第一凹槽呈同心设置且其在所述衬底上的正投影覆盖所述第一凹槽；在所述第一光刻胶层、所述第一凹槽和所述第一通孔内蒸镀金属，并剥离所述第一光刻胶层，以得到位于所述第一凹槽和所述第一通孔内的栅极。3.根据权利要求2所述的氮化镓基器件的制备方法，其特征在于，所述在所述第二凹槽处形成场板，包括：在所述第二介质层、所述栅极和所述第二凹槽内形成连续的第三介质层，所述第三介质层在所述第二凹槽内围合形成第三凹槽；在所述第三凹槽处形成场板，所述场板与所述外延层通过所述第三介质层隔离。4.根据权利要求3所述的氮化镓基器件的制备方法，其特征在于，所述第三介质层与所述外延层接触的部分沿第一方向的长度在0.1μm至2μm之间，所述第一方向为所述源极和所述漏极的排布方向。5.根据权利要求3所述的氮化镓基器件的制备方法，其特征在于，所述第三介质层与所述外延层接触的部分至所述栅极的距离在0.1μm至2μm之间。6.根据权利要求3所述的氮化镓基器件的制备方法，其特征在于，所述在所述第三凹槽处形成场板，包括：在所述第三凹槽处形成场板，所述场板在所述第三凹槽内围合形成第四凹槽，且所述场板的相对两侧分别自所述第三凹槽内向外延伸并覆盖所述第三介质层的部分上表面。7.根据权利要求6所述的氮化镓基器件的制备方法，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈东坡，刘胜厚，曾勇，
申请(专利权)人：厦门市三安集成电路有限公司，
类型：发明
国别省市：