本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體器件技術(shù)，特別是涉及氮化鎵晶體管和氮化鎵晶體管的制造方法。

背景技術(shù)：

隨著高效完備的功率轉(zhuǎn)換電路及系統(tǒng)需求的日益增加，具有低功耗和高速特性的功率器件吸引了越來越多的關(guān)注。由于氮化鎵具有較寬的禁帶寬度，高電子飽和漂移速率，較高的擊穿場強(qiáng)，良好的熱穩(wěn)定性，耐腐蝕和抗輻射性能，所以氮化鎵在高壓、高頻、高溫、大功率和抗輻照環(huán)境條件下具有較強(qiáng)的優(yōu)勢。是國際上廣泛關(guān)注的新型寬禁帶化合物半導(dǎo)體材料。而氮化鎵晶體管由于鋁鎵氮/氮化鎵異質(zhì)結(jié)處形成高濃度、高遷移率的二維電子氣，同時(shí)異質(zhì)結(jié)對二維電子氣具有良好的調(diào)節(jié)作用，使其在大功率和高速電子設(shè)備等方面有廣泛的應(yīng)用。

現(xiàn)有技術(shù)的氮化鎵晶體中，在氮化鎵晶體管正偏時(shí)，從溝道注入異質(zhì)結(jié)表面陷阱的電子會(huì)耗盡溝道里的二維電子氣電荷；在氮化鎵晶體管反偏時(shí)，由于電子會(huì)被鋁鎵氮/氮化鎵表面的陷阱捕獲，從而使得表面漏電增，會(huì)造成器件提前擊穿。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種氮化鎵晶體管和氮化鎵晶體管的制作方法，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中氮化鎵晶體管反偏時(shí)，由于電子會(huì)被鋁鎵氮/氮化鎵表面的陷阱捕獲，從而使得表面漏電增，會(huì)造成器件提前擊穿的問題。

本發(fā)明一方面提供了一種氮化鎵晶體管，包括：硅襯底；

在所述硅襯底上依次形成的氮化鎵緩沖層、鋁鎵氮?jiǎng)輭緦雍捅Ｗo(hù)層；

在所述保護(hù)層中和所述保護(hù)層上形成的源極層；

在所述保護(hù)層中和所述保護(hù)層上形成的漏極層；

在所述鋁鎵氮?jiǎng)輭緦雍退霰Ｗo(hù)層中以及所述保護(hù)層上形成的柵極層；

其中，所述保護(hù)層包括：形成在所述鋁鎵氮?jiǎng)輭緦由系牡X層和形成在所述氮化鋁層上的氮化硅層。

本發(fā)明的另一方面提供一種氮化鎵晶體管的制作方法，包括：在硅襯底上依次形成氮化鎵緩沖層、鋁鎵氮?jiǎng)輭緦雍捅Ｗo(hù)層，其中，所述保護(hù)層包括；形成在所述鋁鎵氮?jiǎng)輭緦由系牡X層和形成在所述氮化鋁層上的氮化硅層；

在所述保護(hù)層中以及所述保護(hù)層上形成源極層、漏極層和柵極層。

本發(fā)明提供的氮化鎵晶體管的制作方法和氮化鎵晶體管，由于采用了氮化鋁層和形成在氮化鋁層上的氮化硅層作為保護(hù)層，從而可以防止鎵氮?jiǎng)輭緦颖砻娴南葳宀东@的電子增大鋁鎵氮?jiǎng)輭緦颖砻娴穆╇?，因而增大了器件的擊穿電壓?/p>

附圖說明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例一提供的氮化鎵晶體管的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例三提供的氮化鎵晶體管的制作方法的流程圖；

圖3a-3g為本發(fā)明實(shí)施例四提供的制作氮化鎵晶體管的各步驟的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖標(biāo)記

1-襯底；2-氮化鎵緩沖層；

3-鋁鎵氮?jiǎng)輭緦樱?-保護(hù)層；

51-源極層；52-漏極層；

53-柵極層；52-第二柵極金屬層；

61-源端接觸孔；62-漏端接觸孔；

5-歐姆金屬層；63-柵極接觸孔。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例一

本實(shí)施例提供一種氮化鎵晶體管，圖1為本發(fā)明實(shí)施例一提供的氮化鎵晶體管的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1所示，該氮化鎵晶體管包括：硅襯底1、在硅襯底1上依次形成的氮化鎵緩沖層2、鋁鎵氮?jiǎng)輭緦?和保護(hù)層4、在保護(hù)層4中以及保護(hù)層4上形成的源極層51、在保護(hù)層4中和保護(hù)層4上形成的漏極層52、在鋁鎵氮?jiǎng)輭緦?和保護(hù)層4中以及保護(hù)層4上形成的柵極層53。

其中，保護(hù)層4上刻蝕有源極接觸孔，源極層51形成于源極接觸孔中和保護(hù)層上。當(dāng)然，保護(hù)層4還刻蝕有漏極接觸孔，漏極層52形成于漏極接觸孔中和保護(hù)層上，源極層51和漏極層52不相互接觸。

保護(hù)層4上還刻蝕有柵極接觸孔，該柵極接觸孔是通過刻蝕保護(hù)層4和部分氮化鎵緩沖層形成的，在柵極接觸孔中形成柵極層53，柵極層53位于漏極層51和源極層51之間。

其中，保護(hù)層4包括：形成在鋁鎵氮?jiǎng)輭緦?上的氮化鋁層41和形成在氮化鋁層41上的氮化硅層42。

氮化鋁層41可以防止鋁鎵氮?jiǎng)輭緦?表面的陷阱捕獲的電子增大鋁鎵氮表面漏電，進(jìn)一步的，氮化硅層42不僅可以防止表面漏電，同時(shí)還起到表面鈍化的作用，使得鋁鎵氮?jiǎng)輭緦?不受機(jī)械擦傷。

本實(shí)施例中，在制造氮化鎵晶體管的源極、漏極和柵極后，還包括對氮化鎵晶體管后續(xù)其他操作，這些操作與現(xiàn)有技術(shù)相同，在此不再一一贅述。

本實(shí)施例提供的氮化鎵晶體管，由于采用了氮化鋁層41和形成在氮化鋁層41上的氮化硅層42作為保護(hù)層，從而可以防止鎵氮?jiǎng)輭緦?表面的陷阱捕獲的電子增大鋁鎵氮?jiǎng)輭緦?表面的漏電，因而增大了器件的擊穿電壓。

實(shí)施例二

本實(shí)施例是對上述實(shí)施例進(jìn)一步的解釋說明。

在本實(shí)施例中，對氮化鎵晶體管的具體材料和結(jié)構(gòu)進(jìn)行了進(jìn)一步的說明。

其中，鋁鎵氮?jiǎng)輭緦拥暮穸扰c氮化鋁層的厚度相等?？蛇x的，鋁鎵氮?jiǎng)輭緦拥暮穸扰c氮化鋁層的厚度均為120埃-170埃，優(yōu)選的，鋁鎵氮?jiǎng)輭緦拥暮穸扰c氮化鋁層的厚度均為150埃，二者加在一起的厚度為300埃。具體的，形成氮化鋁層可采用磁控濺射鍍膜工藝，形成鋁鎵氮?jiǎng)輭緦涌刹捎玫蛪夯瘜W(xué)氣相沉積法形成。

源極層51和漏極層52由于是同時(shí)形成的，因而材料相同，源極層51和漏極層52均包括：在鋁鎵氮?jiǎng)輭緦?上形成的第一鈦層、在第一鈦層上形成的鋁層、在鋁層上形成的第二鈦層及在第二鈦層上形成的氮化鈦層。

其中，第一鈦層和第二鈦層的厚度相等，均為150埃-250埃，鋁層的厚度為1100埃-1300埃，氮化鈦層的厚度為150埃-250埃。

優(yōu)選的，第一鈦層和第二鈦層的厚度為200埃，鋁層的厚度為1200埃，氮化鈦層的厚度為200埃。

柵極層53包括：鎳層和在鎳層上形成的金層。

本實(shí)施例提供的氮化鎵晶體管，由于采用了氮化鋁層41和形成在所述氮化鋁層41上的氮化硅層42作為保護(hù)層，從而可以防止鎵氮?jiǎng)輭緦?表面的陷阱捕獲的電子增大鋁鎵氮?jiǎng)輭緦?表面的漏電，因而增大了器件的擊穿電壓。

實(shí)施例三

本實(shí)施例提供一種氮化鎵晶體管的制作方法，該制作方法可以用于制造上述實(shí)施例中的氮化鎵晶體管。圖2為本發(fā)明實(shí)施例三提供的氮化鎵晶體管的制作方法的流程圖，如圖2所示，該氮化鎵晶體管的制作方法，包括：

步驟101，在硅襯底上依次形成氮化鎵緩沖層、鋁鎵氮?jiǎng)輭緦雍捅Ｗo(hù)層，其中，保護(hù)層包括；形成在鋁鎵氮?jiǎng)輭緦由系牡X層和形成在氮化鋁層上的氮化硅層。

其中，采用低壓化學(xué)氣相沉積法形成鋁鎵氮?jiǎng)輭緦?，采用磁控濺射鍍膜工藝在鋁鎵氮?jiǎng)輭緦有纬傻X層。

氮化鋁層可以防止鋁鎵氮?jiǎng)輭緦颖砻娴南葳宀东@的電子增大鋁鎵氮表面漏電，進(jìn)一步的，氮化硅層不僅可以防止表面漏電，同時(shí)還起到表面鈍化的作用，使得鋁鎵氮?jiǎng)輭緦硬皇軝C(jī)械擦傷。

步驟102，在保護(hù)層中以及保護(hù)層上形成源極層、漏極層和柵極層。

其中，需要對保護(hù)層進(jìn)行刻蝕，以形成源端接觸孔、漏端接觸孔、柵極接觸孔，進(jìn)一步的，在源端接觸孔中形成源極，在漏端接觸孔中形成漏極，在柵極接觸孔中形成柵極，其中，柵極位于源極和漏極之間。

一般來說，源極和漏極同時(shí)形成，制作柵極可以在制作源極和漏極之前，也可以在制作源極和漏極之后。

可選的，可以采用干法刻蝕對保護(hù)層進(jìn)行刻蝕。

本實(shí)施例中，在制造氮化鎵晶體管的源極、漏極和柵極后，還包括對氮化鎵晶體管后續(xù)其他操作，這些操作與現(xiàn)有技術(shù)相同，在此不再一一贅述。

本實(shí)施例提供的氮化鎵晶體管制作方法，在鋁鎵氮?jiǎng)輭緦颖砻嫘纬闪说X層，并在氮化鋁層上形成氮化硅層，氮化鋁層和氮化硅層作為保護(hù)層，從而可以防止鎵氮?jiǎng)輭緦颖砻娴南葳宀东@的電子增大鋁鎵氮?jiǎng)輭緦颖砻娴穆╇?，因而增大了器件的擊穿電壓?/p>

實(shí)施例四

本實(shí)施例是對上述方法實(shí)施例進(jìn)一步的解釋說明。如圖3a至3g所示，圖3a-3g為本發(fā)明實(shí)施例四提供的制作雙向開關(guān)晶體管的各步驟的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。

如圖3a所示，在硅襯底1上依次形成氮化鎵緩沖層2、鋁鎵氮?jiǎng)輭緦?和保護(hù)層4，其中，保護(hù)層包括；形成在鋁鎵氮?jiǎng)輭緦?上的氮化鋁層41和形成在氮化鋁層上的氮化硅層42。

其中，鋁鎵氮?jiǎng)輭緦拥暮穸扰c氮化鋁層的厚度相等。

可選的，鋁鎵氮?jiǎng)輭緦拥暮穸扰c氮化鋁層的厚度均為120埃-170埃，優(yōu)選的，鋁鎵氮?jiǎng)輭緦拥暮穸扰c氮化鋁層的厚度均為150埃，二者加在一起的厚度為300埃。具體的，形成氮化鋁層可采用磁控濺射鍍膜工藝，形成鋁鎵氮?jiǎng)輭緦涌刹捎玫蛪夯瘜W(xué)氣相沉積法形成。

氮化鋁層41可以防止鋁鎵氮?jiǎng)輭緦?表面的陷阱捕獲的電子增大鋁鎵氮表面漏電，進(jìn)一步的，氮化硅層42不僅可以防止表面漏電，同時(shí)還起到表面鈍化的作用，使得鋁鎵氮?jiǎng)輭緦?不受機(jī)械擦傷。

如圖3b所示，刻蝕保護(hù)層4，以形成源端接觸孔61和漏端接觸孔62。

具體的，可以保護(hù)層4是通過在保護(hù)層4上形成有光刻膠，并對光刻膠進(jìn)行曝光顯影，以曝光后的光刻膠為掩膜，對預(yù)設(shè)區(qū)域進(jìn)行刻蝕，從而形成源端接觸孔61和漏端接觸孔62。

如圖3c，在源端接觸孔61、漏端接觸孔62以及保護(hù)層4上方形成形成歐姆金屬層5。

其中，形成在源端接觸孔61和漏端接觸孔62中的歐姆金屬層的高度大于漏端接觸孔61和源端接觸孔62的深度。

進(jìn)一步的，如圖3d，對保護(hù)層4上形成的歐姆接觸層進(jìn)行機(jī)械研磨，使得保護(hù)層4上的歐姆接觸層與形成在源端接觸孔61和漏端接觸孔61中的歐姆金屬層的高度相等。

其中，歐姆金屬層5包括：在鋁鎵氮?jiǎng)輭緦?上形成的第一鈦層、在所述第一鈦層上形成的鋁層、在所述鋁層上形成的第二鈦層及在所述第二鈦層上形成的氮化鈦層。

其中，第一鈦層和第二鈦層的厚度相等，均為150埃-250埃，所述鋁層的厚度為1100埃-1300埃，所述氮化鈦層的厚度為150埃-250埃。

優(yōu)選的，第一鈦層和第二鈦層的厚度為200埃，鋁層的厚度為1200埃，氮化鈦層的厚度為200埃。

其中，形成歐姆金屬層5采用磁控濺射鍍膜工藝。

另外，由于鋁鎵氮?jiǎng)輭緦?表面會(huì)形成自然氧化膜，例如會(huì)形成氧化鋁，氧化鎵等氧化膜。優(yōu)選的，在形成歐姆金屬層5之前包括：對源端接觸孔61和漏端接觸孔62進(jìn)行表面清洗。

具體的，可以依次采用dhf溶液，sc1溶液和sc2溶液對對源端接觸孔61和漏端接觸孔62進(jìn)行表面清洗。

dhf溶液為稀釋的氫氟酸溶液，首先采用dhf溶液對源端接觸孔61和漏端接觸孔62下方的鋁鎵氮?jiǎng)輭緦颖砻孢M(jìn)行清洗處理，dhf溶液與鋁鎵氮?jiǎng)輭緦?表面的自然氧化膜反應(yīng)，以腐蝕掉鋁鎵氮?jiǎng)輭緦颖砻娴淖匀谎趸ぁ?/p>

然后，采用sc1溶液對源端接觸孔61和漏端接觸孔62下方的鋁鎵氮?jiǎng)輭緦颖砻孢M(jìn)行清洗處理。

本實(shí)施例中，sc1溶液為由氫氧化氨、過氧化氫和水混合而成的溶液。sc1溶液與鋁鎵氮?jiǎng)輭緦颖砻娴念w粒、有機(jī)物和金屬雜質(zhì)反應(yīng)，以去除掉鋁鎵氮?jiǎng)輭緦颖砻娴念w粒、有機(jī)物和金屬雜質(zhì)。

最后，采用sc2溶液對源端接觸孔61和漏端接觸孔62下方的鋁鎵氮?jiǎng)輭緦颖砻孢M(jìn)行清洗處理。

本實(shí)施例中，sc2溶液為由氯化氫、過氧化氫和水混合而成的溶液。sc2溶液與鋁鎵氮?jiǎng)輭緦颖砻娴脑雍碗x子雜質(zhì)反應(yīng)，以去除掉鋁鎵氮?jiǎng)輭緦颖砻娴脑雍碗x子雜質(zhì)。

優(yōu)選的，在形成歐姆金屬層5之后還包括：

對歐姆金屬層5在氮?dú)鈼l件下進(jìn)行高溫退火，高溫退火的溫度為800℃-1000℃。

進(jìn)行高溫退火可以使得歐姆金屬層5中的金屬向鋁鎵氮?jiǎng)輭緦?擴(kuò)散，與鋁鎵氮發(fā)生反應(yīng)，鋁鎵氮?jiǎng)輭緦?中的氮向歐姆金屬層5擴(kuò)散，形成大量空穴，在退火溫度和退火時(shí)間達(dá)到預(yù)設(shè)時(shí)間后，在鋁鎵氮?jiǎng)輭緦雍蜌W姆金屬層之間形成歐姆接觸。優(yōu)選的，在840℃的條件下，在氮?dú)夥諊鷥?nèi)退火30秒可以形成良好的歐姆接觸的電極金屬。

本實(shí)施例中，退火處理的溫度和時(shí)間為達(dá)到形成歐姆接觸要求的溫度和時(shí)間。

如圖3e所示，去除源端接觸孔61以及源端接觸孔62之間的保護(hù)層上方形成的部分歐姆金屬層5，以使得在源端接觸孔61中以及保護(hù)層4上形成源極層51，在漏端接觸孔62中以及保護(hù)層4上形成漏極層52。

其中，去除歐姆金屬層5的方法可以采用光刻，具體的，光刻步驟與現(xiàn)有技術(shù)相同，在此不再贅述。

如圖3f所示，刻蝕源極層51和漏極層52之間的保護(hù)層4并刻蝕部分鋁鎵氮?jiǎng)輭緦?以形成柵極接觸孔63。

其中，部分鋁鎵氮?jiǎng)輭緦又傅氖窃趫D3e中的深度方向上，并不將鋁鎵氮?jiǎng)輭緦油耆涛g穿至氮化鎵緩沖層。

如圖3g所示，在柵極接觸孔63中以及保護(hù)層4上形成柵極層53。

具體的形成柵極層53首先在源極層51、漏極層52、保護(hù)層4以及柵極接觸孔63內(nèi)采用磁控濺射鍍膜工藝沉積柵極金屬。

進(jìn)一步的，對柵極金屬金屬光刻，從而形成柵極層。其中，源極層51、漏極層52以及柵極層53之間不相互接觸。

其中，柵極層包括：鎳層和在鎳層上形成的金層。

本實(shí)施例提供的氮化鎵晶體管制作方法，在鋁鎵氮?jiǎng)輭緦颖砻嫘纬闪说X層，并在氮化鋁層上形成氮化硅層，氮化鋁層和氮化硅層作為保護(hù)層，從而可以防止鎵氮?jiǎng)輭緦颖砻娴南葳宀东@的電子增大鋁鎵氮?jiǎng)輭緦颖砻娴穆╇?，因而增大了器件的擊穿電壓?/p>

最后應(yīng)說明的是：以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述實(shí)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(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分技術(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(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。