[发明专利]具有支撑结构的T型栅及其制备方法和半导体功率器件

说明书

本发明涉及一种具有支撑结构的T型栅及其制备方法和半导体功率器件，该具有支撑结构的T型栅，生长在具有钝化层的半导体基片上，包括栅帽、栅脚和若干栅支柱，其中，栅帽位于半导体基片的上方；栅脚的一端与栅帽的底面中部连接，另一端穿过钝化层生长在半导体基片上；若干栅支柱沿栅宽方向间隔设置在栅帽底部的两侧，且栅支柱的底部与钝化层连接。本发明的具有支撑结构的T型栅，在栅帽两侧沿栅宽方向相间隔设置有栅支柱，在提高栅脚的高度的同时不增加钝化层厚度，不影响寄生电容，提高了器件在高频下的性能。

技术领域

本发明属于半导体技术领域，具体涉及一种具有支撑结构的T型栅及其制备方法和半导体功率器件。

背景技术

随着5G通讯技术的发展，高频高功率器件在人们生活中的应用越来越广泛，此类器件将在未来几年大规模的应用。因此提高器件的性能表现就显得越来越重要，其中高频性能更是器件性能的重要指标之一。

为了提高高频器件的饱和电流截止频率和最大增益截止频率，在功率器件中采用T型栅结构。目前，制备的T型栅结构大体上分为有SiN支撑的T型栅结构和浮空T型栅结构两类。SiN支撑的T型栅结构的机械稳定性好，不易倒塌，但是栅帽下的SiN层相对介电常数大，增大了栅的寄生电容，同时也削弱了高频性能。浮空T型栅结构的栅帽下为空气，能够大幅降低栅寄生电容。

在制备浮空T型栅结构时，由于栅脚与半导体材料的接触面积较小且栅脚较高，栅帽的面积较大，会造成头重脚轻的现象，稳定性差，在后续器件工艺中，由于各种原因T型栅结构容易向两侧倒塌。同时，在制备T型栅结构的过程中，在淀积栅金属后需要把残余金属剥离，由于T型栅的结构特殊，会出现把栅金属给连带剥离下来的情况。因此，现有的浮空T型栅结构的机械稳定性较差，在制备过程中成品率较低。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种具有支撑结构的T型栅及其制备方法和半导体功率器件。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

本发明提供了一种具有支撑结构的T型栅，生长在具有钝化层的半导体基片上，所述具有支撑结构的T型栅包括栅帽、栅脚和若干栅支柱，其中，

所述栅帽位于所述半导体基片的上方；

所述栅脚的一端与所述栅帽的底面中部连接，另一端穿过所述钝化层生长在所述半导体基片上；

若干所述栅支柱沿栅宽方向间隔设置在所述栅帽底部的两侧，且所述栅支柱的底部与所述钝化层连接。

本发明提供了一种具有支撑结构的T型栅的制备方法，包括：

S1：在半导体基片的上表面制备第一钝化层；

S2：在所述第一钝化层上涂覆第一光刻胶层，并在所述第一光刻胶层上光刻形成第一光刻窗口；

S3：对所述第一光刻窗口下方的所述第一钝化层进行刻蚀后，去除所述第一光刻胶层；

S4：在所述第一钝化层上自下而上依次涂覆第二光刻胶层和第三光刻胶层；

S5：通过不同光刻剂量的电子束在所述第二光刻胶层和所述第三光刻胶层上光刻形成第二光刻窗口，所述第二光刻窗口包括栅帽光刻窗口、栅脚光刻窗口和栅支柱光刻窗口，所述栅脚光刻窗口位于所述栅帽光刻窗口的下方，所述栅支柱光刻窗口沿栅宽方向间隔设置在所述栅帽光刻窗口底部的两侧；

S6：在所述第二光刻窗口内淀积金属层，形成具有支撑结构的T型栅。

在本发明的一个实施例中，所述S3中，所述第一钝化层的刻蚀深度小于所述第一钝化层的厚度，刻蚀后的所述第一钝化层的厚度为5-40nm。

在本发明的一个实施例中，所述S3中，所述第一钝化层的刻蚀深度等于所述第一钝化层的厚度。

在本发明的一个实施例中，所述S5包括：