[发明专利]具有多栅结构的氮化物高电子迁移率晶体管制造方法

说明书

本发明提出的是一种具有多栅结构的氮化物高电子迁移率晶体管制造方法，包括如下步骤：（1）在AlGaN势垒层上提供第一欧姆接触作为源电极、第二欧姆接触作为漏电极；（2）制备第一个“T”型栅电极；（3）重复步骤1）～6）制备多个“T”型栅电极；（4）以各个栅电极作为掩膜，采用干法刻蚀的方法制备多栅AlGaN/GaN HEMT器件。优点：1）多栅器件的各个栅电极独立形成，可获得更小的栅电极间距，有效提升作为控制类器件应用时氮化物高电子迁移率晶体管的性能；2）制造过程增加的工艺步骤较少，在保证低成本的同时最大程度的减小工艺过程对器件性能与可靠性可能产生的不利影响；3）对各个栅电极下的外延层表面能够形成良好的保护。

技术领域

本发明涉及的是一种具有多栅结构的氮化物高电子迁移率晶体管制造方法，属于晶体管制造技术领域。

背景技术

铝镓氮化合物(AlGaN)/氮化镓(GaN)高电子迁移率晶体管(HEMT)作为第三代宽禁带化合物半导体器件，其所具有的击穿电压高、电流密度大等特性是现有Si和GaAs等半导体技术所不具备的，使得其在微波应用领域具有独特的优势。近年来AlGaN/GaN HEMT作为微波功率器件及大功率微波开关器件的研究持续得到推进，特别是作为微波大功率开关等控制类应用时，结合器件自身良好的散热能力，AlGaN/GaN HEMT器件相较Si和GaAs器件更有优势。

传统晶体管的结构中只通过一个栅电极来控制电流在器件的源电极和漏电极之间的通过与中断，多栅晶体管则是通过两个、三个甚至更多个栅电极来控制电流在器件的源电极和漏电极之间通过与中断。多栅晶体管相较与单个栅电极的晶体管而言，其优势在于提升了对电流的控制能力，对于具体应用而言，如微波功率开关MMIC电路设计，可有效降低电路的复杂度和芯片面积，有助于降低芯片制造成本。

图1为典型的具有一个栅电极的AlGaN/GaN HEMT器件结构示意图，图中器件栅电极17采用了“T”型栅结构，“T”型栅结构为微波功率及控制类AlGaN/GaN HEMT器件所普遍采用。作为微波功率器件的AlGaN/GaN HEMT采用“T”型栅结构的目的一方面是降低栅阻，提升器件的频率特性；另一方面“T”型栅结构具有调制沟道中电场强度的作用，可以有效降低器件沟道中峰值电场强度，抑制器件电流崩塌，提升器件可靠性。作为控制类器件的AlGaN/GaN HEMT采用“T”型栅结构的第一个目的同样是降低栅阻，提升器件的频率特性；特别的是作为大功率微波开关器件的AlGaN/GaN HEMT采用“T”型栅结构的目的还有起到降低沟道中电场强度的作用，从而抑制沟道中电子在高电场下被激发进入器件表面态的几率，避免表面态充放电对器件开关时间的影响。

图2和图3分别为具有两个和三个栅电极的AlGaN/GaN HEMT器件结构示意图，基于同图1中器件相同的作用，图中器件栅电极17采用了“T”型栅结构。为了实现图1中的“T”型栅结构栅电极，现有传统工艺需要通过光刻定义栅电极、大面积蒸发栅电极金属以及剥离去除位于光刻胶上的多余金属来实现。而对于图2和图3中具有两个和三个栅电极的器件而言，受制于光刻设备的分辨率和光刻胶的机械特性，采用传统工艺一次性形成多个栅电极带来的问题是多个栅电极之间的间距不能够过小，一般需要保持在1μm，而对于具有多个控制电极的器件而言，缩小各个电极之间的间距对于提升性能是必须的，如对于作为开关应用的多个栅电极的器件，多个栅电极之间外延层引入的插入损耗将极大的影响整个器件整体上的损耗。因此，有必要发明一种新的工艺，使得制作的多栅器件各个栅电极之间的间距尽可能小。

发明内容

本发明的目的在于克服现有，提供一种多栅结构的氮化物高电子迁移率晶体管制造方法，采用分步工艺独立形成多栅AlGaN/GaN HEMT器件的各个栅电极，可使得器件各个栅电极之间在保证不发生短路的情况下获得尽可能小的间距。

本发明的技术解决方案：

具有多栅结构的氮化物高电子迁移率晶体管制造方法，包括如下步骤：

（1）在AlGaN势垒层上提供第一欧姆接触作为源电极、第二欧姆接触作为漏电极；