[发明专利]制备半导体结构的方法、半导体结构及场效应晶体管

说明书

本发明提出了制备半导体结构的方法、半导体结构及场效应晶体管。该方法包括：提供氮化物半导体层；在所述氮化物半导体层的上表面设置界面层，所述界面层含有铝元素；在所述氮化物半导体层上设置第一介质层，所述第一介质层是通过对所述界面层进行热氧化或热氮氧化而形成的，所述界面层至少部分转化为所述第一介质层；以及在所述第一介质层远离所述氮化物半导体层的表面设置金属层。由此，可以利用简单的生产工艺获得具有高质量、优异界面特性的介质层的半导体结构。

技术领域

本发明涉及电子领域，具体地，涉及制备半导体结构的方法、半导体结构及场效应晶体管。

背景技术

介质薄膜以其优良的绝缘性能和介电性能，在半导体集成电路、薄膜混合集成电路以及一些薄膜化元器件中得到广泛应用。高质量的介质薄膜更是许多电学器件的必要组成部分，尤其在MOS(金属-氧化物-半导体)器件中，介质薄膜的质量以及介质薄膜与基底之间的界面特性都尤为重要，对器件的性能影响很大。因此，介质薄膜的制备起到关键作用。对于制备介质薄膜的方法除了常规的沉积方法外，还可以采用热氧的方法。通过热氧化在基底上得到本身的绝缘氧化层，热氧得到的氧化层与基底的界面处的缺陷密度更小，并且十分容易实现。例如，用热氧生长SiO2作为Si基金属-氧化物-半导体场效应晶体管(MOSFET)的栅介质，它的界面态密度比通过沉积方法得到的氧化物介质薄膜更小，栅介质的质量更好。

然而，目前的制备半导体结构的方法、半导体结构及场效应晶体管仍有待改进。

发明内容

本发明是基于发明人的以下发现而完成的：

目前，III-V族半导体的MOSFET多存在性能较差的问题。发明人经过深入研究以及大量实验发现，这主要是由于上述场效应晶体管的介质层的质量较差以及其与半导体基底之间的界面特性较差导致的。具体的，目前III-V族半导体的MOSFET的介质层多采用沉积的方式形成，例如，化学气相淀积(CVD)或者原子层沉积(ALD)形成Al2O3或其他氧化物，这类介质与III-V族半导体之间的界面质量差，界面态密度高，造成器件漏电大、可靠性变差。此外，发明人发现，对于III-V族半导体而言，若采用热氧的方法制备介质层，会在半导体基底上形成其本身的氧化物，而该氧化物并不适合作介质层。这是由于该氧化物不稳定，易形成可移动电荷，并且质量也较差，因此会对器件的性能造成很大的影响。

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

有鉴于此，在本发明的一个方面，本发明提出了一种制备半导体结构的方法。该方法包括：提供氮化物半导体层；在所述氮化物半导体层的上表面设置界面层，所述界面层含有铝元素；在所述氮化物半导体层上设置第一介质层，所述第一介质层是通过对所述界面层进行热氧化或热氮氧化而形成的，所述界面层至少部分转化为所述第一介质层；以及在所述第一介质层远离所述氮化物半导体层的表面设置金属层。由此，可以利用简单的生产工艺获得具有高质量、优异界面特性的介质层的半导体结构。

根据本发明的实施例，所述氮化物半导体层设置在基底层上。由此，可以提供半导体结构的基底。

根据本发明的实施例，所述基底层包括半导体材料以及绝缘材料的至少之一，所述基底层包括Si、SiC、AlN、蓝宝石以及GaN的至少之一。由此，可以使用上述来源广泛的材料形成基底层。

根据本发明的实施例，所述氮化物半导体层的上表面的至少一部分为非极性面或半极性面。由此，降低电荷对介质层的影响。