【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及氮化镓晶体管制程有关的，特别是一种堆叠式多层3d氮化镓高电子移导率晶体管的结构及其制程方法。
技术介绍
1、常关型或常开型氮化镓(gan)高电子移导率晶体管(hemt)有三个电极：源极、漏极和栅极。由于目前元件操作方式是利用二维电子云(2deg)当通道，晶体管是平面式的结构。
2、图1显示传统的常关型或常开型氮化镓高电子移导率晶体管的长晶结构，上述结构由下至上包括：长晶基板104、氮化镓层103、氮化铝镓层102、氮化镓覆盖层(常开式)或p型氮化镓层(常关式)101。
3、图2显示传统常关型或常开型氮化镓高电子移导率晶体管的结构，简单的说，晶体管具有长晶基板204、氮化镓层203、氮化铝镓层202、氮化镓覆盖层(常开式)或p型氮化镓层(常关式)201。其中，氮化镓层203和氮化铝镓层202接面会形成二维电子气(2deg)。栅极金属207、漏极金属205、源极金属206、保护层215、漏极以及源极接触金属208、栅极接触金属209、漏极焊垫金属211；源极焊垫金属212、栅极焊垫金属210、以及基板研磨后制作的晶圆背金属213。
4、习知的常关型或常开型氮化镓高电子移导率晶体管，晶体管的结构为平面式。然而，平面式晶体管结构通常意味着占用较大布局面积以及封装体积，同时器件中单位面积的电流密度亦较小。
5、氮化镓功率晶体管于低电阻的应用上，通常是加大器件的栅极宽度(wg)。当栅极宽度增加时，器件的尺寸会增加。
6、为了在高功率的应用上有小尺寸和小的器件电阻，提出
技术实现思路
1、本专利技术的目的是为了提出一种新颖的氮化镓高电子移导率晶体管的结构，以减少布局面积以及封装体积，并增加单位面积的电流密度。
2、本专利技术的再一目的是为了提出制作所述氮化镓高电子移导率晶体管的方法。
3、基于所述目的，本专利技术提出一种堆叠式多层3d氮化镓高电子移导率晶体管的结构，所述的结构包括：一基板；设置于基板上的第一层氮化镓高电子移导率晶体管结构，其包括：由下至上设置第一n型氮化镓层、第一n型氮化铝镓层及第一掺杂型氮化镓层，其中，第一掺杂型氮化镓层为p型氮化镓层或n型氮化镓层；设置第一层器件的源极、漏极电极及栅极电极；一第一介电质层，被设置于第一层氮化镓高电子移导率晶体管结构上。接着，设置于第一介电质层上的第二层氮化镓高电子移导率晶体管结构，其包括：由下至上设置第二n型氮化镓层、第二n型氮化铝镓层及第二掺杂型氮化镓层，其中，第二掺杂型氮化镓层为p型氮化镓层或n型氮化镓层；设置第二层器件的源极、漏极电极及栅极电极；一第二介电质层，被设置于第二层氮化镓高电子移导率晶体管结构上；以及源极金属内连接结构、漏极金属内连接结构及栅极金属内连接结构，分别连接各层氮化镓高电子移导率晶体管结构中的源极电极、漏极电极及栅极电极，其中源极金属内连接结构、漏极金属内连接结构及栅极金属内连接结构均由深蚀刻以及金属制程制作。
4、以一实施例而言，所述的堆叠式多层3d氮化镓高电子移导率晶体管的结构，还包含于该第二介电质层设置第三层氮化镓高电子移导率晶体管结构。
5、以一实施例而言，源极金属内连接结构、漏极金属内连接结构及栅极金属内连接结构均由深蚀刻以及镀金属制程方式制作。
6、以本专利技术的另一观点，本专利技术提出一种堆叠式多层3d氮化镓高电子移导率晶管的制程方法，包括：提供一基板；于基板上制备第一层氮化镓高电子移导率晶体管，包括：形成第一多层磊晶层结构于基板上，第一多层磊晶层结构具有由下至上依次设置的第一n型氮化镓层、第一n型氮化铝镓层及第一掺杂型氮化镓层，其中，第一掺杂型氮化镓层为p型氮化镓层或n型氮化镓层；利用光罩于第一多层磊晶层结构定义出第一层器件区域；定义第一层器件源极、漏极及栅极区；形成第一漏极金属以及第一源极金属区域；于第一层栅极区域上形成第一栅极金属；于第一n型氮化铝镓层、第一漏极金属、第一源极金属以及第一栅极金属之上，形成第一保护层；利用光罩以及蚀刻方式于第一保护层形成多个第一层通孔分别连接第一漏极金属、第一源极金属以及第一栅极金属至该第一保护层外部；形成一第一介电质层，覆盖第一层氮化镓高电子移导率晶体管；然后重复类似于制作第一层器件的步骤，以第一介电质层为长晶基板形成第二层氮化镓高电子移导率晶体管；接着，于第二层氮化镓高电子移导率晶体管上，形成第二保护层；然后，利用光罩以及蚀刻方式于第二保护层形成多个第二层通孔分别连接第二漏极金属、第二源极金属以及第二栅极金属至第二保护层外部；随后利用光罩以及深蚀刻方式，形成源极金属内连接结构、漏极金属内连接结构及栅极金属内连接结构，分别连接各层氮化镓高电子移导率晶体管的源极电极、漏极电极及栅极电极；形成一第二介电质层，覆盖第二层氮化镓高电子移导率晶体管。
7、以一实施例而言，所述堆叠式多层3d氮化镓高电子移导率晶体管的制程方法，还包含形成第三层氮化镓高电子移导率晶体管于该第二介电质层上。
8、以一实施例而言，其中连接各层氮化镓高电子移导率晶体管的源极电极、漏极电极及栅极电极的相应金属内连接结构相互错开，不交叠。
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1.一种堆叠式多层3D氮化镓高电子移导率晶体管的结构，其特征在于，所述的结构包括：
2.根据权利要求1所述的堆叠式多层3D氮化镓高电子移导率晶体管的结构，其特征在于，还包含于该第二介电质层设置第三层氮化镓高电子移导率晶体管结构。
3.根据权利要求2所述的堆叠式多层3D氮化镓高电子移导率晶体管的结构，其特征在于，所述基板的材料包括氧化铝(Al2O3)、碳化硅(SiC)、氧化锌(ZnO)、硅基板(Si)、氮化镓(GaN)、氮化铝镓(AlxGa1-xN)、氮化铟镓(InxGa1-xN)及氮化铝铟镓(InxAlyGa1-x-yN)，所组成的群组，其中x、y为含量(0≤x≤1,0≤y≤1)。
4.根据权利要求2所述的堆叠式多层3D氮化镓高电子移导率晶体管的结构，其特征在于，形成该第一n型氮化镓层、该第一n型氮化铝镓层、该第一掺杂型氮化镓层、该第二n型氮化镓层、该第二n型氮化铝镓层、该第二掺杂型氮化镓层的方法包括分子束外延或有机金属气相沉积外延方式。
5.根据权利要求1所述的堆叠式多层3D氮化镓高电子移导率晶体管的结构，其特征在于，其中该源极金
6.一种堆叠式多层3D氮化镓高电子移导率晶体管的制程方法，其特征在于，所述的制程方法包括：
7.根据权利要求6所述的堆叠式多层3D氮化镓高电子移导率晶体管的制程方法，其特征在于，还包含形成第三层氮化镓高电子移导率晶体管于该第二介电质层上。
8.根据权利要求7所述的堆叠式多层3D氮化镓高电子移导率晶体管的制程方法，其特征在于，还包含形成连接各层氮化镓高电子移导率晶体管的源极电极、漏极电极及栅极电极的相应金属内连接结构。
9.根据权利要求7所述的堆叠式多层3D氮化镓高电子移导率晶体管的制程方法，其特征在于，还包含形成最上层介电质层作为保护层。
10.根据权利要求8所述的堆叠式多层3D氮化镓高电子移导率晶体管的制程方法，其特征在于，其中该连接各层氮化镓高电子移导率晶体管的源极电极、漏极电极及栅极电极的相应金属内连接结构相互错开，不交叠。
...【技术特征摘要】
1.一种堆叠式多层3d氮化镓高电子移导率晶体管的结构，其特征在于，所述的结构包括：
2.根据权利要求1所述的堆叠式多层3d氮化镓高电子移导率晶体管的结构，其特征在于，还包含于该第二介电质层设置第三层氮化镓高电子移导率晶体管结构。
3.根据权利要求2所述的堆叠式多层3d氮化镓高电子移导率晶体管的结构，其特征在于，所述基板的材料包括氧化铝(al2o3)、碳化硅(sic)、氧化锌(zno)、硅基板(si)、氮化镓(gan)、氮化铝镓(alxga1-xn)、氮化铟镓(inxga1-xn)及氮化铝铟镓(inxalyga1-x-yn)，所组成的群组，其中x、y为含量(0≤x≤1,0≤y≤1)。
4.根据权利要求2所述的堆叠式多层3d氮化镓高电子移导率晶体管的结构，其特征在于，形成该第一n型氮化镓层、该第一n型氮化铝镓层、该第一掺杂型氮化镓层、该第二n型氮化镓层、该第二n型氮化铝镓层、该第二掺杂型氮化镓层的方法包括分子束外延或有机金属气相沉积外延方式。
5.根据权利要求1所述的堆叠式多层3d氮化镓...
【专利技术属性】
技术研发人员：薛光博，
申请(专利权)人：南京绿芯集成电路有限公司，
类型：发明
国别省市：
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