本發(fā)明實施例涉及半導體領域，尤其涉及一種algan/ganmis-hemt的制作方法。

背景技術：

隨著高效完備的功率轉(zhuǎn)換電路和系統(tǒng)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關注。氮化鎵gan是第三代寬禁帶半導體材料，由于其具有大禁帶寬度(3.4ev)、高電子飽和速率(2e7cm/s)、高擊穿電場(1e10--3e10v/cm)，較高熱導率，耐腐蝕和抗輻射性能，在高壓、高頻、高溫、大功率和抗輻照環(huán)境條件下具有較強的優(yōu)勢，被認為是研究短波光電子器件和高壓高頻率大功率器件的最佳材料。

目前，氮化鋁鎵/氮化鎵高電子遷移率晶體管(algan/ganhighelectronmobilitytransistor，簡稱algan/ganhemt)是功率器件中的研究熱點，這是因為algan/gan抑制結(jié)處形成高濃度、高遷移率的二維電子氣(2deg),同時異質(zhì)結(jié)對2deg具有良好的調(diào)節(jié)作用。由于，hemt的柵極可以是肖特基結(jié)構，也可以是金屬絕緣層半導體(metalinsulatorsemiconductor，簡稱mis)結(jié)構，因此，氮化鋁鎵/氮化鎵金屬絕緣層半導體-高電子遷移率晶體管(algan/ganmetalinsulatorsemiconductor-highelectronmobilitytransistor，簡稱algan/ganmis-hemt)是algan/ganhemt的一種，且兩者工作原理相同。

但是通過現(xiàn)有的制作工藝制造出的algan/ganmis-hemt的柵控能力較小、導通電阻較大，嚴重影響了algan/ganmis-hemt的開關特性。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明實施例提供一種的algan/ganmis-hemt的制作方法，以提高algan/ganmis-hemt的開關特性。

本發(fā)明實施例的一個方面是提供一種algan/ganmis-hemt的制作方法，包括：

在硅襯底的表面上依次生長氮化鎵gan介質(zhì)層、氮化鋁鎵algan介質(zhì)層、氮化鎵帽層；

對所述氮化鎵帽層進行δ摻雜形成含有δ摻雜層的氮化鎵帽層，并在所述δ摻雜層的表面上生長氮化硅si3n4介質(zhì)層；

對所述si3n4介質(zhì)層的第一區(qū)域和第二區(qū)域進行刻蝕，以露出所述第一區(qū)域和所述第二區(qū)域分別對應的δ摻雜層；

在露出的所述δ摻雜層和剩余的所述si3n4介質(zhì)層上表面沉積第一金屬層；

對所述第一金屬層進行光刻、刻蝕，以露出所述si3n4介質(zhì)層并形成歐姆接觸電極；

沿著露出的所述si3n4介質(zhì)層的表面的預定區(qū)域向下進行干法刻蝕，直到刻蝕掉部分的所述algan介質(zhì)層，被刻蝕掉的所述si3n4介質(zhì)層、所述含有δ摻雜層的氮化鎵帽層和部分所述algan介質(zhì)層形成柵極接觸孔；

在所述柵極接觸孔中沉積所述si3n4介質(zhì)層作為柵介質(zhì)，且所述柵介質(zhì)的表面低于所述柵極接觸孔的孔口所在表面；

在所述柵介質(zhì)的表面、所述露出的si3n4介質(zhì)層和所述歐姆接觸電極的上表面生長第二金屬層，并對所述第二金屬層進行光刻、刻蝕形成柵極，以完成所述algan/ganmis-hemt的制作。

本發(fā)明實施例提供的algan/ganmis-hemt的制作方法，通過對氮化鎵帽層進行低損傷的選擇性刻蝕，增強了algan/ganmis-hemt的柵控能力，并通過帶δ摻雜的極化電荷補償技術來減小氮化鎵帽層的導通電阻，從而提高了algan/ganmis-hemt的開關特性。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例提供的algan/ganmis-hemt的制作方法流程圖；

圖2為執(zhí)行本發(fā)明實施例制作過程中algan/ganmis-hemt的剖面示意圖；

圖3為執(zhí)行本發(fā)明實施例制作過程中algan/ganmis-hemt的剖面示意 圖；

圖4為執(zhí)行本發(fā)明實施例制作過程中algan/ganmis-hemt的剖面示意圖；

圖5為執(zhí)行本發(fā)明實施例制作過程中algan/ganmis-hemt的剖面示意圖；

圖6為執(zhí)行本發(fā)明實施例制作過程中algan/ganmis-hemt的剖面示意圖；

圖7為執(zhí)行本發(fā)明實施例制作過程中algan/ganmis-hemt的剖面示意圖；

圖8為執(zhí)行本發(fā)明實施例制作過程中algan/ganmis-hemt的剖面示意圖；

圖9為執(zhí)行本發(fā)明實施例制作過程中algan/ganmis-hemt的剖面示意圖。

具體實施方式

圖1為本發(fā)明實施例提供的algan/ganmis-hemt的制作方法流程圖。為了對本實施例中的方法進行清楚系統(tǒng)的描述，圖2-圖9為執(zhí)行本發(fā)明實施例方法過程中algan/ganmis-hemt的剖面示意圖，如圖1所示，所述方法包括：

步驟s101、在硅襯底的表面上依次生長氮化鎵gan介質(zhì)層、氮化鋁鎵algan介質(zhì)層、氮化鎵帽層；

如圖2所示，在硅襯底的表面上依次生長氮化鎵gan介質(zhì)層、氮化鋁鎵algan介質(zhì)層、氮化鎵帽層，執(zhí)行步驟s101后的algan/ganmis-hemt的剖面示意圖如圖2所示，其中，硅襯底用20表示，gan介質(zhì)層用21表示，algan介質(zhì)層用22表示，氮化鎵帽層用23表示。

步驟s102、對所述氮化鎵帽層進行δ摻雜形成含有δ摻雜層的氮化鎵帽層，并在所述δ摻雜層的表面上生長氮化硅si3n4介質(zhì)層；

在圖2的基礎上，對氮化鎵帽層23進行δ摻雜形成含有δ摻雜層的氮化鎵帽層，并在所述δ摻雜層的表面上生長氮化硅si3n4介質(zhì)層，執(zhí)行步驟s102后的algan/ganmis-hemt的剖面示意圖如圖3所示，其中，δ摻雜層用24表示，si3n4介質(zhì)層用25表示。

步驟s103、對所述si3n4介質(zhì)層的第一區(qū)域和第二區(qū)域進行刻蝕，以露出所述第一區(qū)域和所述第二區(qū)域分別對應的δ摻雜層；

在圖3的基礎上，對si3n4介質(zhì)層的第一區(qū)域和第二區(qū)域進行干法刻蝕，即通過干法刻蝕刻蝕掉第一區(qū)域和第二區(qū)域中的si3n4介質(zhì)層，且刻蝕掉第一區(qū)域中的si3n4介質(zhì)層后形成源端接觸孔，刻蝕掉第二區(qū)域中的si3n4介質(zhì)層后形成漏端接觸孔。

執(zhí)行步驟s103后的algan/ganmis-hemt的剖面示意圖如圖4所示，其中，刻蝕掉第一區(qū)域中的si3n4介質(zhì)層后形成的源端接觸孔用30表示，刻蝕掉第二區(qū)域中的si3n4介質(zhì)層后形成的漏端接觸孔用31表示。

步驟s104、在露出的所述δ摻雜層和剩余的所述si3n4介質(zhì)層上表面沉積第一金屬層；

具體地，在露出的所述δ摻雜層24和剩余的所述si3n4介質(zhì)層25上表面沉積第一金屬層，執(zhí)行步驟s104后的algan/ganmis-hemt的剖面示意圖如圖5所示，其中，沉積的第一金屬層用26表示。

在本發(fā)明實施例中，所述在露出的所述δ摻雜層和剩余的所述si3n4介質(zhì)層上表面沉積第一金屬層之前，還包括：對所述露出的所述δ摻雜層和剩余的所述si3n4介質(zhì)層上表面進行清洗。

具體的，在露出的所述δ摻雜層和剩余的所述si3n4介質(zhì)層上表面沉積第一金屬層之前，采用dhf+sc1+sc2方法對露出的所述δ摻雜層和剩余的所述si3n4介質(zhì)層的表面進行清洗，其中，dhf表示用稀氟氫酸清洗，sc1表示標準化第一步清洗，sc2表示標準化第二步清洗，三次清洗的時間均為60s。

優(yōu)選的，所述第一金屬層為歐姆接觸金屬，所述歐姆接觸金屬包括四層介質(zhì)，所述四層介質(zhì)按照從下到上的順序依次為鈦、鋁、鈦和氮化鈦。

具體的，采用磁控濺射鍍膜工藝沉積第一金屬層，第一金屬層為歐姆接觸金屬，歐姆接觸金屬包括四層，第一層為鈦，第二層為鋁，第三層為鈦，第四層為氮化鈦，并且從第一層到第四層的順序與algan/ganmis-hemt的剖面示意圖中從下到上的順序一致。

步驟s105、對所述第一金屬層進行光刻、刻蝕，以露出所述si3n4介質(zhì)層并形成歐姆接觸電極；

對第一金屬層26的一部分進行光刻、刻蝕，以露出所述si3n4介質(zhì)層，未刻蝕掉的第一金屬層26分別構成歐姆接觸電極，該歐姆接觸電極包括源極和漏極，執(zhí)行步驟s105后的algan/ganmis-hemt的剖面示意圖如圖6所示，其中，源極用27表示，漏極用28表示。

所述對所述第一金屬層進行光刻、刻蝕，以露出所述si3n4介質(zhì)層并形成歐姆接觸電極之后，還包括：在840℃的條件下，在n2氛圍內(nèi)退火30s，以便形成良好的歐姆接觸的金屬電極。

所述對所述第一金屬層進行光刻，包括：對所述第一金屬層依次進行涂膠、曝光、顯影。

步驟s106、沿著露出的所述si3n4介質(zhì)層的表面的預定區(qū)域向下進行干法刻蝕，直到刻蝕掉部分的所述algan介質(zhì)層，被刻蝕掉的所述si3n4介質(zhì)層、所述含有δ摻雜層的氮化鎵帽層和部分所述algan介質(zhì)層形成柵極接觸孔；

在圖6的基礎上，沿著露出的所述si3n4介質(zhì)層25的表面的預定區(qū)域向下進行干法刻蝕，直到刻蝕掉部分的所述algan介質(zhì)層22，該預定區(qū)域小于露出的所述si3n4介質(zhì)層25的表面區(qū)域，被刻蝕掉的所述si3n4介質(zhì)層25、所述含有δ摻雜層24的氮化鎵帽層23和部分所述algan介質(zhì)層22形成柵極接觸孔，執(zhí)行步驟s106后的algan/ganmis-hemt的剖面示意圖如圖7所示，其中，柵極接觸孔用29表示。

步驟s107、在所述柵極接觸孔中沉積所述si3n4介質(zhì)層作為柵介質(zhì)，且所述柵介質(zhì)的表面低于所述柵極接觸孔的孔口所在表面；

在圖7的基礎上，在柵極接觸孔29中沉積所述si3n4介質(zhì)層作為柵介質(zhì)，執(zhí)行步驟s107后的algan/ganmis-hemt的剖面示意圖如圖8所示，柵介質(zhì)用32表示，且柵介質(zhì)32的表面低于圖7中柵極接觸孔29的孔口所在表面，即柵介質(zhì)32并未將柵極接觸孔29填滿。

所述在所述柵極接觸孔中沉積所述si3n4介質(zhì)層作為柵介質(zhì)，且所述柵介質(zhì)的表面低于所述柵極接觸孔的孔口所在表面之前，還包括：采用hcl清洗所述柵極接觸孔。

步驟s108、在所述柵介質(zhì)的表面、所述露出的si3n4介質(zhì)層和所述歐姆接觸電極的上表面生長第二金屬層，并對所述第二金屬層進行光刻、刻蝕形 成柵極，以完成所述algan/ganmis-hemt的制作。

在圖8的基礎上，在柵介質(zhì)32的表面，露出的si3n4介質(zhì)層25、源極27和漏極28的上表面采用磁控濺射鍍膜工藝沉積第二金屬層，并對所述第二金屬層進行光刻、刻蝕處理，形成柵極，此處，對所述第二金屬層進行光刻、刻蝕處理與上述步驟s105對所述第一金屬層進行光刻、刻蝕處理的過程一致，此處不再贅述，執(zhí)行步驟s108后的algan/ganmis-hemt的剖面示意圖如圖9所示，柵極用33表示，如圖9所示的結(jié)構為最終制作成的algan/ganmis-hemt的剖面示意圖。

優(yōu)選的，所述第二金屬層包括兩層介質(zhì)，所述兩層介質(zhì)按照從下到上的順序依次為鎳和金。所述對所述第二金屬層進行光刻，包括：對所述第二金屬層依次進行涂膠、曝光、顯影。

本發(fā)明實施例通過對氮化鎵帽層進行低損傷的選擇性刻蝕，增強了algan/ganmis-hemt的柵控能力，并通過帶δ摻雜的極化電荷補償技術來減小氮化鎵帽層的導通電阻，提高了algan/ganmis-hemt的開關特性。

綜上所述，本發(fā)明實施例通過對氮化鎵帽層進行低損傷的選擇性刻蝕，增強了algan/ganmis-hemt的柵控能力，并通過帶δ摻雜的極化電荷補償技術來減小氮化鎵帽層的導通電阻，從而提高了algan/ganmis-hemt的開關特性。

在本發(fā)明所提供的幾個實施例中，應該理解到，所揭露的裝置和方法，可以通過其它的方式實現(xiàn)。例如，以上所描述的裝置實施例僅僅是示意性的，例如，所述單元的劃分，僅僅為一種邏輯功能劃分，實際實現(xiàn)時可以有另外的劃分方式，例如多個單元或組件可以結(jié)合或者可以集成到另一個系統(tǒng)，或一些特征可以忽略，或不執(zhí)行。另一點，所顯示或討論的相互之間的耦合或直接耦合或通信連接可以是通過一些接口，裝置或單元的間接耦合或通信連接，可以是電性，機械或其它的形式。

所述作為分離部件說明的單元可以是或者也可以不是物理上分開的，作為單元顯示的部件可以是或者也可以不是物理單元，即可以位于一個地方，或者也可以分布到多個網(wǎng)絡單元上?？梢愿鶕?jù)實際的需要選擇其中的部分或者全部單元來實現(xiàn)本實施例方案的目的。

另外，在本發(fā)明各個實施例中的各功能單元可以集成在一個處理單元中， 也可以是各個單元單獨物理存在，也可以兩個或兩個以上單元集成在一個單元中。上述集成的單元既可以采用硬件的形式實現(xiàn)，也可以采用硬件加軟件功能單元的形式實現(xiàn)。

上述以軟件功能單元的形式實現(xiàn)的集成的單元，可以存儲在一個計算機可讀取存儲介質(zhì)中。上述軟件功能單元存儲在一個存儲介質(zhì)中，包括若干指令用以使得一臺計算機設備(可以是個人計算機，服務器，或者網(wǎng)絡設備等)或處理器(processor)執(zhí)行本發(fā)明各個實施例所述方法的部分步驟。而前述的存儲介質(zhì)包括：u盤、移動硬盤、只讀存儲器(read-onlymemory，rom)、隨機存取存儲器(randomaccessmemory，ram)、磁碟或者光盤等各種可以存儲程序代碼的介質(zhì)。

本領域技術人員可以清楚地了解到，為描述的方便和簡潔，僅以上述各功能模塊的劃分進行舉例說明，實際應用中，可以根據(jù)需要而將上述功能分配由不同的功能模塊完成，即將裝置的內(nèi)部結(jié)構劃分成不同的功能模塊，以完成以上描述的全部或者部分功能。上述描述的裝置的具體工作過程，可以參考前述方法實施例中的對應過程，在此不再贅述。

最后應說明的是：以上各實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案，而非對其限制；盡管參照前述各實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實施例技術方案的范圍。