[发明专利]一种增强型高电子迁移率晶体管及其制备方法在审

申请号：	201810564945.4	申请日：	2018-06-04
公开（公告）号：	CN108987277A	公开（公告）日：	2018-12-11
发明（设计）人：	孙辉;胡腾飞;刘美华;林信南;陈东敏	申请（专利权）人：	北京大学深圳研究生院
主分类号：	H01L21/336	分类号：	H01L21/336;H01L29/778
代理公司：	深圳鼎合诚知识产权代理有限公司 44281	代理人：	郭燕;彭家恩
地址：	518055 广东省***	国省代码：	广东;44
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摘要：
搜索关键词：	光罩刻蚀栅极金属层制备欧姆金属层隔离窗口栅介质层隔离区沟道层势垒层栅极区漏极源极沉积增强型高电子迁移率晶体管欧姆接触区第三层第一层电极区缓冲层同一层增强型衬底帽层内壁覆盖加工生产
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【说明书】：

一种增强型HEMT及其制备方法，该方法包括：准备包含衬底、缓冲层、沟道层、势垒层和帽层结构的GaN外延片；在GaN外延片上刻蚀由第一层光罩定义的隔离区和栅极区，形成刻蚀深度深入沟道层的隔离窗口和栅极窗口；依次沉积栅介质层和栅极金属层，使栅介质层和栅极金属层覆盖GaN外延片表面及隔离窗口和栅极窗口的内壁；刻蚀由第二层光罩定义的欧姆接触区，使刻蚀停止在势垒层的表面、内部或底部，形成源极窗口和漏极窗口；沉积欧姆金属层；刻蚀掉由第三层光罩定义的电极区以外的欧姆金属层和栅极金属层，形成源极、漏极和栅极。由于隔离区和栅极区使用同一层光罩同时进行制备，减少了一层光罩的使用，从而有效降低了加工成本，更适合于进行批量生产。

技术领域

本发明涉及半导体器件技术领域，具体涉及一种增强型高电子迁移率晶体管及其制备方法。

背景技术

随着半导体材料与技术的发展，宽禁带化合物半导体材料和器件成为半导体电子器件领域的主力军，以GaN(氮化镓)为代表的III-V族宽禁带化合物半导体材料，具有高击穿电场、高电子饱和漂移速率和高热导率等特性，因而广泛应用于大功率、高速和大电压的电力电子器件的制备。增强型高电子迁移率晶体管(High Electron MobilityTransistor，HEMT)，如增强型AlGaN/GaN HEMT，是其中最具吸引力的器件类型，一方面，AlGaN(氮化铝镓)和GaN之间的极强的自发极化和压电极化效应使得AlGaN和GaN之间形成高电子浓度和高电子迁移率的二维电子气(Two-Dimensional Electron Gas，2-DEG)，电子浓度高达10¹²～10¹³cm^-2，电子迁移率可高达2000cm²/V；另一方面，AlGaN/GaN HEMT器件工艺简单，适合基于多种平台进行开发，开发周期短。

目前，在对增强型HEMT器件进行加工的过程中，需要对隔离区(Isolation)使用光罩层Mask01来完成，栅极区(Gate)使用光罩层Mask02来完成，欧姆接触区(Contact)使用光罩层Mask03来完成，金属电极(PAD)使用光罩层Mask04来完成，护层开孔(Via)使用光罩层Mask05来完成，即共需要5层光罩来完成增强型HEMT器件的制备。而每一层光罩的成本都比较高，这样，基于光罩Mask的增强型HEMT器件加工成本较高，不适合于进行批量生产。

发明内容

本申请提供一种增强型高电子迁移率晶体管及其制备方法，以降低增强型高电子迁移率晶体管的加工成本，使其适用于批量生产。

根据第一方面，一种实施例中提供一种增强型高电子迁移率晶体管的制备方法，包括：

准备GaN外延片，所述GaN外延片包括沟道层和势垒层；

采用光刻工艺，在GaN外延片上刻蚀由第一层光罩定义的隔离区和栅极区，形成刻蚀深度深入GaN外延片沟道层的隔离窗口和栅极窗口；

在形成隔离窗口和栅极窗口的器件上依次沉积栅介质层和栅极金属层，使栅介质层和栅极金属层覆盖GaN外延片表面以及隔离窗口和栅极窗口的内壁；

在沉积栅介质层和栅极金属层的器件上刻蚀由第二层光罩定义的欧姆接触区，使刻蚀停止在势垒层的表面、内部或底部，形成源极窗口和漏极窗口；

在形成源极窗口和漏极窗口的器件上沉积欧姆金属层；

使用第三层光罩定义电极区，并刻蚀掉电极区以外的欧姆金属层和栅极金属层，形成源极、漏极和栅极。

根据第二方面，一种实施例中提供一种增强型高电子迁移率晶体管的制备方法，包括：

准备GaN外延片，所述GaN外延片包括沟道层和势垒层；

采用光刻工艺，在GaN外延片上刻蚀由第一层光罩定义的隔离区和栅极区，形成刻蚀深度深入GaN外延片沟道层的隔离窗口和栅极窗口；