[发明专利]一种高可靠性HEMT制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高可靠性HEMT制作方法，属于场效应晶体管制作领域。

背景技术

高电子迁移率晶体管也称调制掺杂场效应管(MODFET)，又称二维电子气场效应管(2DEGFET)，它是利用调制掺杂方法，在异质结界面形成的三角形势阱中的二维电子气作为沟道的场效应晶体管，简称HEMT。这种器件及其集成电路都能够工作于超高频(毫米波)、超高速领域，原因就在于它是利用具有很高迁移率的所谓二维电子气来工作的。

载流子的迁移率主要受晶格热振动和电离杂质两种散射作用而降低。电离杂质散射是增加载流子浓度和提高载流子迁移率矛盾产生的根源。HEMT与其它场效应管的主要区别是它包含一个由宽带隙材料(如AlGaAs)和窄带隙材料(如GaAs)构成的异质结。在该异质结中掺N型杂质的宽带隙材料作为电子的提供层向不掺杂窄带隙材料提供大量电子。这些电子积累在由两种材料导带底能量差(ΔEC)形成的三角形势阱中形成二维电子气(2DEG)。由于电子脱离了提供它的宽带隙材料中带正电的施主电离中心进入了不掺杂(无电离杂质散射)窄带隙材料的势阱中，不再受到电离杂质散射作用，而呈现出很高的迁移率。利用这种无杂质散射的二维电子气作为导电沟道，沟道中的电子浓度受到栅电压的调制，在栅极两侧设置源区和漏区，这种场效应管就是HEMT。

HEMT二维电子气电子浓度是由两种半导体材料导带能量差引起，尤其在GaN HEMT中，AlGaN和GaN的极化效应也会产生二维电子气，外部应力会导致二维电子气中电子浓度变化。如图1所示，现有HEMT工艺中，为了减小应力对二维电子气的影响，器件栅极区域采用较薄的介质层和钝化层覆盖，即图中1所指的区域。现有工艺方案能减小介质层和钝化层对器件性能的影响，但由于介质层和钝化层太薄，器件在潮湿环境的可靠性非常差。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种高可靠性HEMT制作方法。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种高可靠性HEMT制作方法，包括以下步骤，

步骤1，在成型后的HEMT器件上淀积介质层，并对介质层进行平坦化处理；

步骤2，在平坦化处理后的介质层上刻蚀若干通孔或槽；

步骤3，在通孔或槽中淀积金属层，并对金属层进行平坦化处理；

步骤4，在平坦化处理后的金属层和介质层上淀积钝化层。

平坦化处理后的金属层顶面与平坦化处理后的介质层顶面齐平。

所述介质层的应力范围为-1×10⁹～1×10⁹dyne/cm²。

所述介质层包括多层介质，相邻两层介质之间设置有介质阻挡层。

所述金属层的底部设置有金属阻挡层。

所述钝化层为SiN和/或SiON。。

本发明所达到的有益效果：本发明采用先开孔后金属填充，然后淀积钝化层，通过优化钝化层结构，可以保障器件的防潮能力，使器件具有在潮湿环境工作的高可靠性；同时通过调节钝化层的厚度和应力，可以实现对器件性能的调节优化。

附图说明

图1为现有的HEMT。

图2为低应力介质层淀积和平坦化处理后的示意图。

图3为刻蚀通孔或槽后的示意图。

图4为金属淀积后的示意图。

图5为金属平坦化处理后的示意图。

图6为本发明的HEMT。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

一种高可靠性HEMT制作方法，包括以下步骤：

步骤1，如图2所示，，在成型后的HEMT器件上淀积介质层，并对介质层2进行平坦化处理。

这里采用进行CMP(化学机械抛光)进行平坦化处理，介质层2包括一层或多层介质，该介质层2的应力范围为-1×10⁹～1×10⁹dyne/cm²，如果是多层介质，则相邻两层介质之间设置有介质阻挡层。

步骤2，如图3所示，在平坦化处理后的介质层2上刻蚀若干通孔或槽5。

步骤3，如图4和5所示，在通孔或槽5中淀积金属层3，并对金属层3进行平坦化处理。

平坦化处理后的金属层3顶面与平坦化处理后的介质层2顶面齐平，该金属层3可以为金、铜、铝等，金属层3的底部设置有金属阻挡层，如钛和或氮化钛。