[发明专利]氮化镓场效应晶体管及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体器件制造技术，尤其涉及一种氮化镓场效应晶体管及其制造方法。

背景技术

氮化镓(GaN)是第三代宽禁带半导体材料，由于其具有大禁带宽度、高电子饱和速率、高击穿电场、较高热导率、耐腐蚀和抗辐射的性能，其应用在高压、高频、高温、大功率和抗辐照环境条件下具有较强的优势，被认为是短波光电子器件和高压高频率大功率器件的最佳材料，尤其是氮化镓MISFET(Metal-Insulator-Semiconductor Field Effect Transistor，金属-绝缘体-半导体场效应晶体管)已经成为功率器件中的研究热点。

但是，依照现有的制造工艺制作出的氮化镓场效应晶体管，存在耐压性能较差、易引起电流崩塌等问题，这些问题严重影响了氮化镓场效应晶体管的性能。

发明内容

本发明提供一种氮化镓场效应晶体管及其制造方法，用以解决现有技术中氮化镓场效应晶体管耐压性能较差、易引起电流崩塌的技术问题。

本发明提供一种氮化镓场效应晶体管制造方法，包括：

在第一N型GaN层上生长第二N型GaN层和P型GaN层，以形成外延层；

对所述外延层进行刻蚀，在所述P型GaN层上形成沟道孔；

在所述外延层上继续生长第二N型GaN层，并在所述第二N型GaN层上生长AlGaN层；

在所述AlGaN层上形成源极和栅极，在所述外延层的底部形成漏极。

如上所述的方法，在所述AlGaN层上形成源极和栅极，包括：

在所述P型GaN层上方的第一区域和第二区域注入硅离子，其中，所述第一区域和所述第二区域分别位于所述沟道孔的两侧，所述第一区域的厚度和所述第二区域的厚度均等于所述P型GaN层上方的第二N型氮化镓层和AlGaN层的厚度之和；

在所述AlGaN层和所述第二N型氮化镓层中形成沟槽，在所述沟槽中淀积栅介质层；

在所述第一区域和所述第二区域的上表面淀积金属层，形成所述氮化镓场效应晶体管的源极；

在所述栅介质层上淀积多晶硅层，形成所述氮化镓场效应晶体管的栅极。

如上所述的方法，在所述沟槽中淀积栅介质层，包括：

通过淀积工艺在器件的上表面淀积一层栅介质层；

采用光刻工艺对所述栅介质层进行刻蚀，以使所述栅介质层与所述第一区域、所述第二区域均间隔预设距离。

如上所述的方法，在所述第一区域和所述第二区域的上表面淀积金属层，形成所述氮化镓场效应晶体管的源极，包括：

采用气相淀积的工艺，在器件的上表面淀积金属层；

在所述金属层位于所述第一区域和所述第二区域正上方的区域上涂抹光刻胶；

在所述光刻胶的阻挡下将未被所述光刻胶覆盖的区域上的金属层刻蚀掉；

在刻蚀完成后去除光刻胶，形成源极。

如上所述的方法，在所述栅介质层上淀积多晶硅层，形成所述氮化镓场效应晶体管的栅极，包括：

采用淀积工艺在器件的表面上淀积一层多晶硅层；

在所述多晶硅层位于所述栅介质层正上方的区域上涂抹光刻胶；

在光刻胶的阻挡下对所述多晶硅层进行刻蚀，仅保留位于所述栅介质层正上方的多晶硅层，并在刻蚀完成后去除光刻胶，形成栅极。

如上所述的方法，在所述外延层的底部形成漏极，包括：

通过气相淀积工艺在所述第一N型GaN层的底面上淀积漏极金属层，形成所述氮化镓场效应晶体管的漏极。

本发明还提供一种氮化镓场效应晶体管，包括：外延层、AlGaN层、源极、栅极和漏极；

所述外延层包括第一N型GaN层、P型GaN层、以及位于所述第一N型GaN层和所述P型GaN层之间的第二N型GaN层；

所述P型GaN层中形成有沟道孔，所述沟道孔中填充有第二N型GaN，且所述P型GaN层上方生长有第二N型GaN层；

所述AlGaN层位于所述P型GaN层上的第二N型GaN层的上方；

所述源极和所述栅极位于所述AlGaN层上方，所述漏极位于所述外延层的底部下方。

如上所述的氮化镓场效应晶体管，所述第二N型GaN层和所述AlGaN层中开设有沟槽，所述沟槽中形成有栅介质层及所述栅极。

如上所述的氮化镓场效应晶体管，所述源极分别位于第一区域和第二区域的上方；

所述第一区域和第二区域均位于所述P型GaN层的上方、且分别位于所述沟槽的两侧。