[发明专利]高电子迁移率晶体管的制造方法及高电子迁移率晶体管

说明书

一种高电子迁移率晶体管的制造方法及高电子迁移率晶体管。所述制造方法包括：对清洗完成的晶圆，沉积Si₃N₄介质层；定义隔离区，在隔离区内填充SiO₂；制备第一级栅极窗口；在晶圆表面沉积栅介质层后，再次在第一级栅极窗口内制备第二级栅极窗口；沉积栅极金属；制备源极窗口和漏极窗口；沉积欧姆接触金属，并定义出源极金属电极区域、漏极金属电极区域、和栅极金属电极区域，由此形成具有2层金属场板的帽形栅结构；制备表面保护层，并对该保护层进行开孔，以打开源极金属电极区域、漏极金属电极区域、和栅极金属电极区域。

技术领域

本发明涉及半导体器件领域，具体涉及高电子迁移率晶体管的制造方法及高电子迁移率晶体管。

背景技术

2014年10月7日，诺贝尔物理学奖颁给在氮化镓(GaN)篮光LED方面有突出贡献的三位日本科学家，这标志着以GaN为材料的器件的发展到了新的历史阶段。以氮化镓为代表的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、高漂移速率和高热导率等特性，非常适用于制备大功率、高速、大电压的电力电子器件。AlGaN/GaN HEMT作为其中最具吸引力的器件类型，一方面得益于GaN和AlGaN之间的极强的自发极化和压电极化效应，使得GaN/AlGaN之间形成高电子浓度和高电子迁移率的二维电子气(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，成本低。

但是，当前普遍采用的MOCVD生长的AlGaN/GaN外延结构，因为晶格失配和热失配的问题，使得HEMT器件普遍存在漏电流大的问题，使得大功率器件的静态功耗居高不下，这成为影响GaN基功率器件商用开发的最大阻碍。

针对这一问题，目前主要有两种解决思路：

一、优化材料生长。一方面基于MOCVD的生长原理、腔室热力学温场以及气场分布，调整生长菜单参数，以此达到优化异质结构缺陷的目的；另一方面，基于应力和缺陷缓冲，采用AlN、AlGaN和超晶格等插入层的方式，释放异质层间的热应力和失配应力。

二、优化器件结构，抑制漏电。这主要是基于金属场板和护层结构的设计，从而达到改善沟道电场分布，抑制泄漏电流的效果。

以上这些改善措施都很好的解决了静态功耗大的问题，但是这些技术的实施增加了材料生长和器件制作的成本，并且成功率低，不是量产工艺的可用方案。基于以上问题，产业界亟需开发一种适合现有平台量产开发的漏电抑制技术，从而降低GaN HEMT功率器件的静态功耗，加速器件的商用化进程。

发明内容

为解决上述问题，本申请提供一种高电子迁移率晶体管的制造方法及高电子迁移率晶体管。

根据第一方面，一种实施例中提供一种高电子迁移率晶体管的制造方法，包括：

对清洗完成的晶圆，沉积Si₃N₄介质层；

定义隔离区，在隔离区内填充SiO₂；

制备第一级栅极窗口；

在晶圆表面沉积栅介质层，并制备第二级栅极窗口；

沉积栅极金属；

制备源极窗口和漏极窗口；

沉积欧姆接触金属，并定义出源极金属电极区域、漏极金属电极区域、和栅极金属电极区域；

制备表面保护层，并对该保护层进行开孔，以打开源极金属电极区域、漏极金属电极区域、和栅极金属电极区域。