[发明专利]氮化镓晶体管的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体器件制备技术领域，尤其涉及一种氮化镓晶体管的制备方法。

背景技术

随着高效完备的功率转换电路和系统需求的日益增加，具有低功耗和高速特性的功率器件越来越被广泛关注。

氮化镓GaN是第三代宽禁带半导体材料，其具有大禁带宽度、高电子饱和速率、高击穿电场，较高热导率，耐腐蚀和抗辐射性能，在高压、高频、高温、大功率和抗辐照环境条件下具有较强的优势，被认为是研究短波光电子器件和高压高频率大功率器件的最佳材料。氮化镓GaN基氮化铝镓AlGaN/氮化镓GaN高迁移率晶体管是功率器件中的研究热点，这是因为在氮化铝镓AlGaN与氮化镓GaN的异质结处形成高浓度、高迁移率的二维电子气(Two-dimensional electron gas，简称“2DEG”)，同时异质结对2DEG具有良好的调节作用。

为了获得高性能的氮化镓GaN晶体管，导通电阻的改善尤为重要，总的导通电阻中，80％的电阻是非栅区和栅区电阻，20％的电阻是欧姆接触和间接连接的电阻，然而目前还没有有效的手段可以减少栅电阻，因此，对氮化镓GaN晶体管的导通电阻进行改善是一个亟需解决的问题。

发明内容

本发明提供一种氮化镓晶体管的制备方法，用以优化晶体管器件的制作工艺，并可以与CMOS工艺线兼容，优化器件结构，可以减小栅极电阻，进而减小氮化镓晶体管的导通电阻，从而获得高性能的氮化镓晶体管，提高氮化镓半导体器件的可靠性。

本发明提供一种氮化镓晶体管的制备方法，包括：

在半导体衬底上形成第一介质层；所述半导体衬底自上而下包含氮化铝镓层、氮化镓层、硅衬底层；

在所述第一介质层中形成源极接触孔和漏极接触孔；

在所述源极接触孔和所述漏极接触孔中形成第二介质层，以使所述第二介质层完全覆盖所述源极接触孔和所述漏极接触孔，形成晶体管的源极和漏极；

采用感应耦合等离子体刻蚀ICP对所述第一介质层以及预设厚度的所述氮化铝镓层进行刻蚀，形成栅极接触孔；

在所述栅极接触孔内依次形成栅介质层、第三介质层，形成晶体管的栅极。

可选的，所述ICP的刻蚀条件为：刻蚀气体为氯气，气体流量为30～40mL/min，压强为0.3～0.5Pa，刻蚀时间为2～5s，上场板功率250～350W，下场板功率80～150W。

可选的，所述第一介质为氮化硅Si3N4介质；相应的，所述在半导体衬底上形成第一介质层包括：

在所述氮化铝镓层表面沉积氮化硅Si3N4介质，形成氮化硅Si3N4介质层；所述氮化硅Si3N4介质层的厚度为350埃。

可选的，所述在所述第一介质层中形成源极接触孔和漏极接触孔包括：

在所述第一介质层上进行干法刻蚀，形成源极接触孔和漏极接触孔；

所述在所述第一介质层上进行刻蚀，形成源极接触孔和漏极接触孔之后，还包括：

采用氢氟酸溶液、过氧化氢与氢氧化氨的混合溶液、过氧化氢与氯化氢的混合溶液，对所述形成源极接触孔和漏极接触孔之后的半导体衬底表面进行表面处理。

可选的，所述第二介质包括钛介质、铝介质、氮化钛介质；相应的，所述在所述源极接触孔和所述漏极接触孔中形成第二介质层，以使所述第二介质层完全覆盖所述源极接触孔和所述漏极接触孔，形成晶体管的源极和漏极包括：

在所述源极接触孔内、所述漏极接触孔内，依次沉积所述钛介质、铝介质、钛介质、氮化钛介质，以形成所述第二介质层；以使所述第二介质层自 下而上包括：第一钛介质层、铝介质层、第二钛介质层、氮化钛介质层；其中，所述第一钛介质层的厚度为200埃、所述铝介质层的厚度为1200埃、所述第二钛介质层的厚度为200埃、所述氮化钛介质层的厚度为200埃。

可选的，所述形成晶体管的源极和漏极之后，还包括：

以氧气作为反应气体，在800～860摄氏度的条件下，对所述形成晶体管的源极和漏极之后的整个半导体衬底进行25～35秒的退火处理。

可选的，所述栅极接触孔的深度为475埃～550埃。

可选的，所述形成栅极接触孔之后，还包括：

采用盐酸溶液清洗所述栅极接触孔，以去除所述栅极接触孔内的杂质物。

可选的，所述栅介质层为氮化硅Si3N4介质层；所述第三介质层包括：镍金属介质、金金属介质。

可选的，所述栅极接触孔与所述源极接触孔之间的间距小于所述栅极接触孔与所述漏极接触孔之间的间距。