本發(fā)明涉及半導體技術，尤其涉及一種氮化鎵場效應晶體管的制作方法。

背景技術：

隨著高效完備的功率轉換電路和系統(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。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、耐腐蝕和抗輻射等性能，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。因此，以氮化鎵為基底材料的氮化鎵場效應晶體管(galliumnitridefield-effecttransistor)具有好的散熱性能、高的擊穿電場、高的飽和速度，氮化鎵場效應晶體管在大功率高頻能量轉換和高頻微波通訊等方面有著遠大的應用前景。

但是，制作氮化鎵場效應晶體管所必須的高溫退火工藝會使歐姆電極中的某些金屬層(例如al)的表面粗糙而且邊緣形貌很差，而邊緣電場又較強，從而造成氮化鎵場效應晶體管耐壓的均一性很差，還有可能對氮化鎵場效應晶體管的可靠性會造成危害。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種氮化鎵場效應晶體管的制作方法，以解決現(xiàn)有技術中的高溫退火工藝導致歐姆電極中的某些金屬層的表面粗糙而且邊緣形貌很差的問題。

本發(fā)明第一個方面提供一種氮化鎵場效應晶體管的制作方法，包括：

在氮化鎵基底上形成鈍化層；

在所述鈍化層中形成歐姆金屬層，所述歐姆金屬層的底部接觸所述氮化鎵基底；

進行第一退火工藝，以使所述歐姆金屬層與所述氮化鎵基底之間形成歐姆接觸， 所述第一退火工藝的退火溫度大于或等于760攝氏度且小于或等于800攝氏度；

進行第二退火工藝，形成歐姆電極，所述第二退火工藝的退火溫度大于或等于790攝氏度且小于或等于830攝氏度。

根據(jù)如上所述的氮化鎵場效應晶體管的制作方法，可選地，所述第一退火工藝的退火溫度為780攝氏度，在n2氣環(huán)境下退火30-35秒。

根據(jù)如上所述的氮化鎵場效應晶體管的制作方法，可選地，所述第二退火工藝的退火溫度為810攝氏度，在n2氣環(huán)境下退火30-35秒。

根據(jù)如上所述的氮化鎵場效應晶體管的制作方法，可選地，在形成歐姆電極之后，還包括：

在所述氮化鎵基底和所述鈍化層中形成柵極孔；

在所述柵極孔中形成氧化鋯柵介質層；

在所述氧化鋯柵介質層上形成柵極。

根據(jù)如上所述的氮化鎵場效應晶體管的制作方法，可選地，在所述氮化鎵基底和所述鈍化層中形成柵極孔之后且在所述柵極孔中形成氧化鋯柵介質層之前，還包括：

采用鹽酸清洗所述柵極孔。

根據(jù)如上所述的氮化鎵場效應晶體管的制作方法，可選地，在所述鈍化層中形成歐姆金屬層包括：

在所述鈍化層中形成歐姆接觸孔，露出所述基底；

對所述歐姆接觸孔進行表面處理；

在所述歐姆接觸孔中沉積金屬，形成所述歐姆金屬層。

根據(jù)如上所述的氮化鎵場效應晶體管的制作方法，可選地，所述對所述歐姆接觸孔進行表面處理包括：

采用氫氟酸液體、氨水和鹽酸的混合液體對所述歐姆接觸孔進行表面處理。

根據(jù)如上所述的氮化鎵場效應晶體管的制作方法，可選地，所述歐姆金屬層包括從下而上依次形成的ti層、al層、ti層和tin層。

根據(jù)如上所述的氮化鎵場效應晶體管的制作方法，可選地，所述氮化鎵基底包括自下而上依次形成的si襯底、gan層和algan層。

根據(jù)如上所述的氮化鎵場效應晶體管的制作方法，可選地，所述鈍化層的材料為si3n4。

由上述技術方案可知，本發(fā)明提供的氮化鎵場效應晶體管的制作方法，形成歐姆電極時進行兩次退火工藝，且每次退火工藝的溫度均不高于830攝氏度，這樣，通過兩次退火工藝，第一次退火工藝形成良好的歐姆接觸，第二次退火工藝用于形成良好形貌的歐姆電極，既能夠避免傳統(tǒng)的高溫退火工藝導致的氮化鎵場效應晶體管的表面粗糙而且邊緣形貌很差的問題，又能夠恢復晶體的結構和消除缺陷，形成良好的歐姆接觸以及較好的邊緣形貌，使得氮化鎵場效應晶體管耐壓的均一性好，可靠性高。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作一簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，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為根據(jù)本發(fā)明一實施例的氮化鎵場效應晶體管的制作方法的流程示意圖；

圖2a至圖2g為根據(jù)本發(fā)明另一實施例的氮化鎵場效應晶體管的制作方法中各個步驟的結構示意圖。

具體實施方式

為使本發(fā)明實施例的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(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，本領域普通技術人員在沒有作出創(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。

實施例一

本實施例提供一種氮化鎵場效應晶體管的制作方法，用于制作氮化鎵場效應晶體管。

如圖1所示，為根據(jù)本實施例的氮化鎵場效應晶體管的制作方法的流程示意圖。本實施例的氮化鎵場效應晶體管的制作方法包括：

步驟101，在氮化鎵基底上形成鈍化層。

該氮化鎵基底可以是現(xiàn)有技術中任意一種用于制作氮化鎵場效應晶體管的基底。本實施例中該氮化鎵基底包括自下而上依次形成的si襯底、gan層和algan層。

本實施例的鈍化層用于保護金屬表面不易被氧化，進而延緩金屬的腐蝕速度，能夠提高半導體器件的可靠性。該鈍化層的材料可以采用現(xiàn)有技術中用于形成氮化鎵場效應晶體管的任一種材料，當然還可以采用si3n4。

步驟102，在鈍化層中形成歐姆金屬層，歐姆金屬層的底部接觸氮化鎵基底。

該歐姆金屬層的可以包括從下而上依次形成的ti層、al層、ti層和tin層，各層的厚度可以均為

步驟103，進行第一退火工藝，以使歐姆金屬層與氮化鎵基底之間形成歐姆接觸，第一退火工藝的退火溫度是大于或等于760攝氏度且小于或等于800攝氏度。

例如該步驟103選擇780攝氏度作為退火溫度。

步驟104，進行第二退火工藝，形成歐姆電極，第二退火工藝的退火溫度大于或等于790攝氏度且小于或等于830攝氏度。

例如該步驟104選擇810攝氏度作為退火溫度。該第二退火工藝能夠使得歐姆電極形成良好的形貌。

根據(jù)本實施例的氮化鎵場效應晶體管的制作方法，形成歐姆電極時進行兩次退火工藝，且每次退火工藝的溫度均不高于830攝氏度，這樣，通過兩次退火工藝，第一次退火工藝形成良好的歐姆接觸，第二次退火工藝用于形成良好形貌的歐姆電極，既能夠避免傳統(tǒng)的高溫退火工藝導致的氮化鎵場效應晶體管的表面粗糙而且邊緣形貌很差的問題，又能夠恢復晶體的結構和消除缺陷，形成良好的歐姆接觸以及較好的邊緣形貌，使得氮化鎵場效應晶體管耐壓的均一性好，可靠性高。

實施例二

本實施例對上述實施例的氮化鎵場效應晶體管的制作方法做進一步補充說明。如圖2a至2g所示，為根據(jù)本實施例的氮化鎵場效應晶體管的制作方法中各個步驟的結構示意圖。

如圖2a所示，在氮化鎵基底201上形成鈍化層202。

本實施例中，氮化鎵基底201包括自下而上依次形成的si襯底2011、gan層2012和algan層2013。具體可以在algan層2013的勢壘層表面形成一層si3n4層作為鈍 化層202。

如圖2b所示，在鈍化層202中形成歐姆接觸孔203，露出氮化鎵基底201，并對歐姆接觸孔203進行表面處理。

舉例來說，可以用采用干法刻蝕鈍化層202，刻蝕氣體為sf6(sulfurhexafluoride，六氟化硫)，刻蝕功率為10w，刻蝕壓強為100mt。此外，可以用采用氫氟酸液體、氨水和鹽酸的混合液體對歐姆接觸孔203進行表面處理，其中氫氟酸液體是稀釋的氫氟酸(dilutedhf)。

如圖2c所示，在歐姆接觸孔203中沉積金屬，形成歐姆金屬材料層204。

該歐姆金屬材料層204可以由多層金屬構成，例如該歐姆金屬材料層204包括從下而上依次形成的ti層、al層、ti層和tin層。具體可以采用磁控濺射工藝在歐姆接觸孔203中沉積金屬。

如圖2d所示，對歐姆金屬材料層204進行光刻、刻蝕等工藝，形成歐姆金屬層205。

形成歐姆金屬層205之后，對圖2d所示的半導體器件先進行第一退火工藝，第一退火工藝的退火溫度為780攝氏度，在n2氣環(huán)境下退火30-35秒。然后進行第二退火工藝，第二退火工藝的退火溫度為810攝氏度，在n2氣環(huán)境下退火30-35秒。

如圖2e所示，在氮化鎵基底201和鈍化層202中形成柵極孔206。

該柵極孔206與歐姆金屬層205間隔設置。舉例來說，可以采用干法刻蝕鈍化層202和部分algan層2013，形成柵極孔206。然后，采用鹽酸(hcl)清洗該柵極孔206。

如圖2f所示，在柵極孔206中形成氧化鋯柵介質層207。

舉例來說，可以采用等離子體增強化學氣相沉積(plasmaenhancedchemicalvapordeposition，pecvd)在柵極孔206中形成氧化鋯柵介質層207。采用氧化鋯(zro2)作為柵介質層的材料，其致密性較好，后續(xù)形成的柵極不易漏電，保證氮化鎵場效應晶體管的可靠性。

如圖2g所示，在氧化鋯柵介質層207上形成柵極208。

該柵極208可以包括多層金屬，例如采用磁控濺射鍍膜工藝，沉積依次在氧化鋯柵介質層207上沉積ni層和au層作為柵極208的材料層，并通過對金屬的光刻、刻蝕等工藝，形成柵極208。具體如何進行光刻和刻蝕工藝屬于現(xiàn)有技術，在此不再 贅述。

根據(jù)本實施例的氮化鎵場效應晶體管的制作方法，形成歐姆電極時進行兩次退火工藝，且每次退火工藝的溫度均不高于830攝氏度，這樣，通過兩次退火工藝，第一次退火工藝形成良好的歐姆接觸，第二次退火工藝用于形成良好形貌的歐姆電極，既能夠避免傳統(tǒng)的高溫退火工藝導致的氮化鎵場效應晶體管的表面粗糙而且邊緣形貌很差的問題，又能夠恢復晶體的結構和消除缺陷，形成良好的歐姆接觸以及較好的邊緣形貌，使得氮化鎵場效應晶體管耐壓的均一性好，可靠性高。此外，通過采用氧化鋯材料作為柵介質層，能夠盡量避免柵極漏電，提高氮化鎵場效應晶體管的可靠性。

本領域普通技術人員可以理解：實現(xiàn)上述方法實施例的全部或部分步驟可以通過程序指令相關的硬件來完成，前述的程序可以存儲于一計算機可讀取存儲介質中，該程序在執(zhí)行時，執(zhí)行包括上述方法實施例的步驟；而前述的存儲介質包括：rom、ram、磁碟或者光盤等各種可以存儲程序代碼的介質。

最后應說明的是：以上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脫離本發(fā)明各實施例技術方案的范圍。