[发明专利]MOS-HEMT器件及其制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体器件制作工艺技术领域，更具体地说，涉及一种MOS-HEMT器件及其制作方法。

背景技术

HEMT(高电子迁移率晶体管)是一种异质结(III-V族化合物半导体所独特的特征)场效应晶体管，由于其是宽禁带材料掺杂，载流子扩散到不掺杂的窄禁带层，在不掺杂的异质结界面形成沟道，以实现沟道中的载流子与掺杂区的分离，从而得到很高的迁移率，适宜做高速、低功率N沟道晶体管。这种具有异质结结构的HEMT与MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)相结合可形成MOS-HEMT(金属氧化物半导体-高电子迁移率晶体管)，所述MOS-HEMT相对HEMT器件来说，具有栅泄露电流小、击穿电压高的优点。

参考图1，图1为现有技术中常见的一种MOS-HEMT器件的结构示意图，在该MOS-HEMT器件中，源极2和漏极3分别位于栅极1的两侧，且栅极1的表面高于源极2和漏极3的表面，因此，这种结构使得栅极1离源极2和漏极3之间的沟道太远，所以使得栅控能力较弱；而且，对于深亚微米的MOS-HEMT器件，所述栅极的形成需要电子束光刻来实现，而电子束光刻所需的设备较昂贵，这就使得成本较高，且进行电子束光刻所耗费的时间较长，从而使得生产效率较低。

基于上述MOS-HEMT器件中栅控能力较弱的缺点，现有工艺中出现了另一种MOS-HEMT器件结构，参考图2，在该结构中，源极4和漏极5之间形成有凹栅槽6，凹栅槽6底部具有栅介质层8，栅介质层8上具有栅极7，由于栅极7位于凹栅槽6内，因此，栅极7距离沟道较近，从而可提高器件的栅控能力。但是，此种结构在深亚微米的技术中，所述栅极的形成过程仍然需要通过电子束光刻来形成，因此，生产效率较低、成本较高。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种MOS-HEMT器件及其制作方法，该方法不仅可使MOS-HEMT器件的栅控能力增强，而且可通过光学光刻来形成栅极，从而可提高生产效率、降低生产成本。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种MOS-HEMT器件制作方法，该方法包括：

提供衬底，所述衬底上具有异质结结构，所述异质结结构包括：依次位于衬底上的缓冲层、沟道层、势垒层和帽层；

在所述帽层上依次形成第一金属层和第一介质层；

在所述衬底上形成源极和漏极；

依次刻蚀所述第一介质层、第一金属层、帽层和预设厚度的势垒层，形成栅沟槽；

在所述衬底上形成第二介质层，所述第二介质层覆盖第一介质层表面，且覆盖所述栅沟槽的底部及侧壁；

在栅沟槽内填充栅极材料，从而形成栅极。

优选的，上述方法中，在所述衬底上形成源极和漏极，具体包括：

在所述第一介质层上形成具有台面图案的光刻胶层；

以所述具有台面图案的光刻胶层为掩膜依次刻蚀所述第一介质层、第一金属层、帽层、势垒层和沟道层，形成台面隔离区；

在所述第一介质层上形成具有源区和漏区图案的光刻胶层；

以所述具有源区和漏区图案的光刻胶层为掩膜刻蚀所述第一介质层，形成源区和漏区；

在所述台面隔离区、源区和漏区处形成第二金属层，即形成了源极和漏极。

优选的，上述方法中，依次刻蚀所述第一介质层、第一金属层、帽层和预设厚度的势垒层，形成栅沟槽，具体包括：

在所述第一介质层上形成具有栅沟槽图案的光刻胶层；

以所述具有栅沟槽图案的光刻胶层为掩膜依次刻蚀掉对应栅沟槽区的第一介质层和第一金属层；

以栅沟槽区外的第一介质层为掩膜对所述第一金属层进行侧向刻蚀；

以栅沟槽区外的第一介质层为掩膜对所述帽层进行刻蚀；

以栅沟槽区外的第一介质层为掩膜刻蚀掉预设厚度的势垒层，从而形成栅沟槽。

优选的，上述方法中，在所述衬底上形成第二介质层采用原子层沉积工艺。

优选的，上述方法中，所述第二金属层采用蒸发或溅射的方式而形成；且所述第二金属层包括依次形成的Ni、Ge、Au，或者，依次形成的Ti、Pt、Au。

优选的，上述方法中，形成台面隔离区时采用反应离子刻蚀工艺或感应耦合等离子体刻蚀工艺。

优选的，上述方法中，形成源区和漏区时采用湿法腐蚀工艺。

优选的，上述方法中，对所述第一金属层进行侧向刻蚀及对所述帽层进行刻蚀均采用选择性湿法腐蚀工艺。