[发明专利]氮化镓场效应晶体管的制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体技术，尤其涉及一种氮化镓场效应晶体管的制作方法。

背景技术

随着高效完备的功率转换电路和系统需求的日益增加，具有低功耗和高速特性的功率器件最近吸引了很多关注。GaN是第三代宽禁带半导体材料，由于其具有大禁带宽度(3.4eV)、高电子饱和速率(2e⁷cm/s)、高击穿电场(1e¹⁰-3e¹⁰V/cm)、较高热导率、耐腐蚀和抗辐射等性能，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，被认为是研究短波光电子器件和高压高频率大功率器件的最佳材料。因此，以氮化镓为基底材料的氮化镓场效应晶体管(Gallium Nitride Field-effect Transistor)具有好的散热性能、高的击穿电场、高的饱和速度，氮化镓场效应晶体管在大功率高频能量转换和高频微波通讯等方面有着远大的应用前景。

但是，制作氮化镓场效应晶体管所必须的高温退火工艺会使欧姆电极中的某些金属层(例如Al)的表面粗糙而且边缘形貌很差，而边缘电场又较强，从而造成氮化镓场效应晶体管耐压的均一性很差，还有可能对氮化镓场效应晶体管的可靠性会造成危害。

发明内容

本发明提供一种氮化镓场效应晶体管的制作方法，以解决现有技术中的高温退火工艺导致欧姆电极中的某些金属层的表面粗糙而且边缘形貌很差的问题。

本发明第一个方面提供一种氮化镓场效应晶体管的制作方法，包括：

在氮化镓基底上形成钝化层；

在所述钝化层中形成欧姆金属层，所述欧姆金属层的底部接触所述氮化镓基底；

进行第一退火工艺，以使所述欧姆金属层与所述氮化镓基底之间形成欧姆接触， 所述第一退火工艺的退火温度大于或等于760摄氏度且小于或等于800摄氏度；

进行第二退火工艺，形成欧姆电极，所述第二退火工艺的退火温度大于或等于790摄氏度且小于或等于830摄氏度。

根据如上所述的氮化镓场效应晶体管的制作方法，可选地，所述第一退火工艺的退火温度为780摄氏度，在N₂气环境下退火30-35秒。

根据如上所述的氮化镓场效应晶体管的制作方法，可选地，所述第二退火工艺的退火温度为810摄氏度，在N₂气环境下退火30-35秒。

根据如上所述的氮化镓场效应晶体管的制作方法，可选地，在形成欧姆电极之后，还包括：

在所述氮化镓基底和所述钝化层中形成栅极孔；

在所述栅极孔中形成氧化锆栅介质层；

在所述氧化锆栅介质层上形成栅极。

根据如上所述的氮化镓场效应晶体管的制作方法，可选地，在所述氮化镓基底和所述钝化层中形成栅极孔之后且在所述栅极孔中形成氧化锆栅介质层之前，还包括：

采用盐酸清洗所述栅极孔。

根据如上所述的氮化镓场效应晶体管的制作方法，可选地，在所述钝化层中形成欧姆金属层包括：

在所述钝化层中形成欧姆接触孔，露出所述基底；

对所述欧姆接触孔进行表面处理；

在所述欧姆接触孔中沉积金属，形成所述欧姆金属层。

根据如上所述的氮化镓场效应晶体管的制作方法，可选地，所述对所述欧姆接触孔进行表面处理包括：

采用氢氟酸液体、氨水和盐酸的混合液体对所述欧姆接触孔进行表面处理。

根据如上所述的氮化镓场效应晶体管的制作方法，可选地，所述欧姆金属层包括从下而上依次形成的Ti层、Al层、Ti层和TiN层。

根据如上所述的氮化镓场效应晶体管的制作方法，可选地，所述氮化镓基底包括自下而上依次形成的Si衬底、GaN层和AlGaN层。

根据如上所述的氮化镓场效应晶体管的制作方法，可选地，所述钝化层的材料为Si₃N₄。

由上述技术方案可知，本发明提供的氮化镓场效应晶体管的制作方法，形成欧姆电极时进行两次退火工艺，且每次退火工艺的温度均不高于830摄氏度，这样，通过两次退火工艺，第一次退火工艺形成良好的欧姆接触，第二次退火工艺用于形成良好形貌的欧姆电极，既能够避免传统的高温退火工艺导致的氮化镓场效应晶体管的表面粗糙而且边缘形貌很差的问题，又能够恢复晶体的结构和消除缺陷，形成良好的欧姆接触以及较好的边缘形貌，使得氮化镓场效应晶体管耐压的均一性好，可靠性高。

附图说明