[发明专利]III族氮化物器件以及制备基于III族氮化物的器件的方法

说明书

公开了III族氮化物器件以及制备基于III族氮化物的器件的方法。在实施例中，基于III族氮化物的晶体管器件包括：第一钝化层，其被布置在基于III族氮化物的底部层的第一主表面上；第二钝化层，其被布置在第一钝化层上；源极欧姆接触、漏极欧姆接触和栅极，其位于基于III族氮化物的底部层的第一主表面上；场板，场板被在横向上布置在栅极和漏极欧姆接触之间并且与栅极和漏极欧姆接触间隔开。

背景技术

迄今，已经典型地利用硅(Si)半导体材料制备在功率电子应用中使用的晶体管。用于功率应用的常见的晶体管器件包括Si CoolMOS®、Si功率MOSFET和Si绝缘栅双极晶体管(IGBT)。最近，已经考虑了碳化硅(SiC)功率器件。诸如氮化镓(GaN)器件的III族-N半导体器件现在正作为用以承载大电流、支持高电压并且提供非常低的导通电阻和快速的开关时间的有吸引力的候选而出现。然而，进一步改进基于III族氮化物的器件是合期望的。

发明内容

根据本发明，制备基于III族氮化物的晶体管的方法包括：提供衬底，衬底包括基于III族氮化物的层、在基于III族氮化物的层的第一主表面上的第一钝化层以及被布置在第一钝化层上的第二钝化层，第二钝化层具有与第一钝化层不同的组分；在第二钝化层上形成第一掩模层，第一掩模层包括被布置在第二钝化层上的第一绝缘层和在第一绝缘层上的第一抗蚀剂层；在第一掩模层中形成用于栅极电极的第一开口，第一开口延伸通过第一抗蚀剂层并且延伸通过第一绝缘层；在第一掩模层中形成用于场板的第二开口，第二开口延伸通过第一抗蚀剂层并且延伸通过第一绝缘层；移除由第一开口暴露的第二钝化层并且形成用于栅极电极的第一通孔，第一通孔具有由第一钝化层形成的底部；移除由第二开口暴露的第二钝化层并且形成用于场板的第二通孔，第二通孔具有由第一钝化层形成的底部；移除第一抗蚀剂层，将第二抗蚀剂层施加到第一绝缘层上，第二抗试剂层覆盖用于场板的第二开口并且使用于栅极电极的第一开口和第一绝缘层的相邻于第一开口的区保持为未覆盖；移除由第一通孔暴露的第一钝化层并且增加第一通孔的深度以使得第一通孔具有由III族氮化物多层结构形成的底部；移除第二抗蚀剂层；以及将导电层沉积到第一通孔和第二通孔中。

在一些实施例中，第一抗蚀剂层是光致抗蚀剂层，并且第二抗蚀剂层是光致抗蚀剂层。在一些实施例中，导电层是钨层。

在一些实施例中，方法进一步包括将钨层沉积到在横向上相邻于第一通孔和第二通孔的第二钝化层上，并且进行平坦化以形成平坦化表面，平坦化表面包括由第二钝化层围绕的钨的隔离区域。

在一些实施例中，第二抗蚀剂层使第一绝缘层的被布置成相邻于第一通孔的部分保持为暴露。

在一些实施例中，使用DUV(深紫外线)技术来图案化第一绝缘层和第一光致抗蚀剂。

在一些实施例中，第一通孔的底部具有30 nm至500 nm的宽度，例如大约250 nm或更小的宽度，或者225 nm至350 nm的宽度，例如大约250 nm的宽度，和/或第一通孔的底部和第二通孔之间的最小距离在最近点处为30 nm至500 nm，或者225 nm至350 nm，例如250nm或更小。

在一些实施例中，第一通孔的底部和第二通孔的底部的每个具有50 nm至400 nm、或200 nm至350 nm(例如约250 nm)的宽度，并且第一通孔和第二通孔之间在最近点处的距离是100 nm至400 nm或200 nm至350 nm，例如约250 nm。

在一些实施例中，第一钝化层包括氮化硅，第二钝化层包括氧化硅，并且第一绝缘层包括氮化钛。

在一些实施例中，衬底进一步包括在基于III族氮化物的层的第一主表面上的第一欧姆接触和第二欧姆接触，第一钝化层位于基于III族氮化物的层的第一主表面上并且在第一欧姆接触和第二欧姆接触之间延伸，并且第二钝化层被布置在第一钝化层上以及在第一欧姆接触上以及在第二欧姆接触上。