本發(fā)明實施例涉及半導(dǎo)體器件的制造工藝技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種具有垂直結(jié)構(gòu)的氮化鎵場效應(yīng)晶體管器件的制作方法。

背景技術(shù)：

隨著對功率轉(zhuǎn)換電路需求的日益增加，具有低功耗、高速度等特性的功率器件已成為本領(lǐng)域的關(guān)注焦點。氮化鎵(gan)是第三代寬禁帶半導(dǎo)體材料，由于其具有大禁帶寬度、高電子飽和速率、高擊穿電場，較高熱導(dǎo)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(rèn)為是短波光電子器件和高壓高頻率大功率器件的最佳材料。并且，隨著近年來研究的深入，gan場效應(yīng)晶體管已成為功率器件中的研究熱點。

但是，對于現(xiàn)有的gan場效應(yīng)晶體管的制造工藝而言，其制造的gan場效應(yīng)晶體管具有耐壓性能較差，存在電流崩塌等問題，這些問題嚴(yán)重影響了gan場效應(yīng)晶體管的性能。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明實施例提供一種具有垂直結(jié)構(gòu)的氮化鎵場效應(yīng)晶體管器件的制作方法，用以增強器件的耐壓性能，解決器件的電流崩塌問題。

本發(fā)明實施例提供的具有垂直結(jié)構(gòu)的氮化鎵場效應(yīng)晶體管器件的制作方法，包括：

生長所述氮化鎵場效應(yīng)晶體管的外延層，所述外延層包括第一n型gan層以及依次生長在所述第一n型gan層表面上的第二n型gan層和p型gan層；

采用刻蝕工藝對預(yù)設(shè)的第一區(qū)域下的所述p型gan層和部分的所述第二n型gan層進(jìn)行刻蝕，形成溝道孔；

在所述溝道孔內(nèi)以及所述p型gan層的表面上繼續(xù)生長所述第二n型gan層，并在所述第二型gan層上生長algan層；

制作所述氮化鎵場效應(yīng)晶體管的源極、柵極以及漏極。

本發(fā)明實施例提供的具有垂直結(jié)構(gòu)的氮化鎵場效應(yīng)晶體管器件的制作方法，首先通過生長氮化鎵場效應(yīng)晶體管的外延層，所述外延層包括第一n型gan層以及依次生長在第一n型gan層表面上的第二n型gan層和p型gan層；并采用刻蝕工藝對第一區(qū)域下的p型gan層和部分的第二n型gan層進(jìn)行刻蝕，形成溝道孔；再通過在溝道孔內(nèi)以及p型gan層的表面上生長第二n型gan層和algan層，并完成源極、柵極以及漏極的制作，從而形成了具有垂直結(jié)構(gòu)的氮化鎵場效應(yīng)晶體管，增強了器件的耐壓性能，解決了器件的電流崩塌問題。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明一實施例提供的具有垂直結(jié)構(gòu)的氮化鎵場效應(yīng)晶體管器件的制作方法的流程示意圖；

圖2為圖1所示方法中制作形成外延層后的器件結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為圖1所示方法中制作形成溝道孔后的器件結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為圖1所示方法中制作形成algan層后的器件結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為圖1所示方法中制作源極和柵極的流程示意圖；

圖6為圖5所示方法中完成硅離子注入后的器件結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7為圖5所示方法中制作形成柵極介質(zhì)層后的器件結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8為圖5所示方法中制作形成源極和柵極后的器件結(jié)構(gòu)示意圖；

圖9為圖1所示方法中制作形成漏極后的器件結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖標(biāo)記：

1-第一n型gan層；2-第二n型gan層；3-p型gan層3；

4-溝道孔；5-algan層；6-第二區(qū)域；

7-第三區(qū)域；8-柵極介質(zhì)層；9-源極；

10-柵極；11-漏極。

具體實施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

本發(fā)明的說明書和權(quán)利要求書的術(shù)語“包括”和“具有”以及他們的任何變形，意圖在于覆蓋不排他的包含，例如，包含了一系列步驟的過程或方法不必限于清楚地列出的那些步驟而是可包括沒有清楚地列出的或?qū)τ谶@些過程或方法固有的其它步驟。

圖1為本發(fā)明一實施例提供的具有垂直結(jié)構(gòu)的氮化鎵場效應(yīng)晶體管器件的制作方法的流程示意圖，如圖1所示，本實施例提供的方法包括以下步驟：

步驟101、生長氮化鎵場效應(yīng)晶體管的外延層，所述外延層包括第一n型氮化鎵(gan)層1以及依次生長在第一n型gan層1表面上的第二n型gan層2和p型gan層3。

具體的，圖2為圖1所示方法中制作形成外延層后的器件結(jié)構(gòu)示意圖，圖2中所示的外延層的結(jié)構(gòu)是通過淀積工藝，在給定的第一n型gan層1上依次淀積第二n型gan層2和p型gan層3獲得的。其中，在本實施例中第一n型gan層1優(yōu)選為摻雜有n+型離子的n型gan層，第二n型gan層2優(yōu)選為摻雜有n-型離子的n型gan層。

步驟102、采用刻蝕工藝對預(yù)設(shè)的第一區(qū)域下的p型gan層3和部分的第二n型gan層2進(jìn)行刻蝕，形成溝道孔4。

具體的，圖3為圖1所示方法中制作形成溝道孔后的器件結(jié)構(gòu)示意圖，其中，圖3所示的器件結(jié)構(gòu)可以通過如下方法獲得：

在p型gan層3的表面上位于預(yù)設(shè)的第一區(qū)域以外的區(qū)域上涂抹光刻膠，并在光刻膠的阻擋下，對p型gan層3和第二n型gan層2進(jìn)行刻蝕，直至將位于第一區(qū)域內(nèi)的p型gan層3完全刻蝕掉，并且將位于第一區(qū)域內(nèi)的第二n型gan層2刻蝕掉部分后停止刻蝕。經(jīng)此刻蝕去除光刻膠后，即形成如圖3所示的器件結(jié)構(gòu)。

步驟103、在溝道孔4內(nèi)以及p型gan層3的表面上繼續(xù)生長第二n型gan層2，并在第二型gan層2上生長氮化鋁鎵(algan)層5。

具體的，圖4為圖1所示方法中制作形成algan層后的器件結(jié)構(gòu)示意圖，其中，圖4所示的器件結(jié)構(gòu)可以通過如下方法獲得：

首先通過淀積工藝在器件的表面上繼續(xù)淀積第二n型gan層2，其中，本實施例中第二n型gan層2中摻雜有n-型離子。進(jìn)一步的，通過淀積工藝在第二n型gan層2的表面上淀積一層algan層5。淀積完成后，即形成如圖4所示的結(jié)構(gòu)。

步驟104、制作氮化鎵場效應(yīng)晶體管的源極9、柵極10以及漏極11。

具體的，圖5為圖1所示方法中制作源極和柵極的流程示意圖，如圖5所示，氮化鎵場效應(yīng)晶體管的源極和柵極的制作方法如下：

步驟1011、分別在位于p型gan層3上方的第二區(qū)域6和第三區(qū)域7注入硅離子，其中，第二區(qū)域6和第三區(qū)域7分別位于溝道孔4的兩側(cè)，第二區(qū)域6和第三區(qū)域7的深度為p型gan層3上表面的深度。

具體的，圖6為圖5所示方法中完成硅離子注入后的器件結(jié)構(gòu)示意圖，如圖5所示，第二區(qū)域6與第三區(qū)域7之間的距離大于溝道孔4的寬度。

進(jìn)一步的，本步驟中注入硅離子所采用的工藝與現(xiàn)有的離子注入工藝相似，在這里不再贅述。

步驟1012、在algan層5的表面上位于溝道孔4上方的區(qū)域上淀積柵極介質(zhì)層8，柵極介質(zhì)層8不與第二區(qū)域6和第三區(qū)域7接觸。

具體的，圖7為圖5所示方法中制作形成柵極介質(zhì)層后的器件結(jié)構(gòu)示意圖，其中，柵極介質(zhì)層8的制作方法如下：

首先通過淀積工藝在如圖5所示的器件的表面上淀積一層?xùn)艠O介質(zhì)層8，其中，該柵極介質(zhì)層8優(yōu)選可以是二氧化硅層。在淀積獲得柵極介質(zhì)層8后，在algan層5的表面上位于溝道孔4上方的區(qū)域上涂抹光刻膠，并在光刻膠的阻擋下對柵極介質(zhì)層8進(jìn)行刻蝕，僅保留位于光刻膠下方的柵極介質(zhì)層。經(jīng)此刻蝕后，去除光刻膠即形成如圖7所示的器件結(jié)構(gòu)。

步驟1013、在第二區(qū)域6和第三區(qū)域7的表面上淀積源極金屬，形成氮化鎵場效應(yīng)晶體管的源極9。

具體的，首先采用氣相淀積工藝在如圖7所示器件的表面上依次淀積ti金屬層和al金屬層，以形成源極金屬。在形成源極金屬后，在al金屬層的表面上位于第二區(qū)域6和第三區(qū)域7上方的區(qū)域上涂抹光刻膠，并在光刻膠的阻擋下對al金屬層和ti金屬層進(jìn)行刻蝕，僅保留位于光刻膠下方的al金屬層和ti金屬層，從而去除光刻膠后，即形成氮化鎵場效應(yīng)晶體管的源極9。

步驟1014、在柵極介質(zhì)層8的表面上淀積多晶硅層，形成氮化鎵場效應(yīng)晶體管的柵極10。

具體的，圖8為圖5所示方法中制作形成源極和柵極后的器件結(jié)構(gòu)示意圖，其中，在步驟1013所形成的器件結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，柵極10的制作方法如下：

首先采用淀積工藝在器件的表面上淀積一層多晶硅層，并在形成多晶硅層后，在多晶硅層的表面上位于柵極介質(zhì)層8上方的區(qū)域上涂抹光刻膠，并在光刻膠的阻擋下對多晶硅層進(jìn)行刻蝕，僅保留位于柵極介質(zhì)層8上方的多晶硅層。在刻蝕完成后去除光刻膠，即形成如圖8所示的器件結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步的，圖9為圖1所示方法中制作形成漏極后的器件結(jié)構(gòu)示意圖，如圖9所示，器件的漏極11可以通過在第一n型gan層1的背面上淀積漏極金屬獲得。具體的，在本實施例中，漏極金屬可以優(yōu)選通過淀積工藝在第一n型gan層1的背面上依次淀積ti金屬層和al金屬層來獲得。其具體工藝與現(xiàn)有工藝類似，在這里不再贅述。

本實施例，首先通過生長氮化鎵場效應(yīng)晶體管的外延層，所述外延層包括第一n型gan層以及依次生長在第一n型gan層表面上的第二n型gan層和p型gan層；并采用刻蝕工藝對第一區(qū)域下的p型gan層和部分的第二n型gan層進(jìn)行刻蝕，形成溝道孔；再通過在溝道孔內(nèi)以及p型gan層的表面上生長第二n型gan層和algan層，并完成源極、柵極以及漏極的制作，從而形成了具有垂直結(jié)構(gòu)的氮化鎵場效應(yīng)晶體管，增強了器件的耐壓性能，解決了器件的電流崩塌問題。

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