[发明专利]一种场效应管、其制备方法及电子电路

说明书

本申请提供了一种场效应管、其制备方法及电子电路，场效应管包括：在衬底上依次层叠的沟道层、控制栅极、钝化层、栅金属层、层间介质层、源漏金属层；其中，栅金属层包括间隔设置的金属栅极和台阶，源漏金属层包括源极、漏极以及与源极电连接的场板，场板从源极向漏极一侧延伸且与漏极断开设置，场板具体包括在衬底上的正投影位于金属栅极与漏极之间的一阶场板和二阶场板，二阶场板为覆盖台阶的部分，一阶场板为除了二阶场板之外的部分。通过在栅金属层中形成金属栅极图案的同时增加形成台阶的图案，使源漏金属层覆盖台阶的部分被垫高形成二阶场板，这样整个场板的加工只需要通过一次构图工艺，减少了场板制备工艺的复杂度和工业成本。

技术领域

本申请涉及到半导体技术领域，尤其涉及到一种场效应管、其制备方法及电子电路。

背景技术

由于氮化镓(GaN)的禁带宽度大、迁移率高等优点，GaN广泛用于功率器件领域的衬底材料。其中，最广泛的应用是高电子迁移率晶体管(High Electron MobilityTransistor，HEMT)。在大功率、高耐压的HEMT器件中，为增加栅极耐压强度，通常将源极端金属引出并绕过栅极，形成场板，改善栅漏之间垂直方向的场强分布从而对栅极形成保护。目前业界针对600V以上器件基本都使用两个场板的结构，两段场板设置在栅漏之间的某一位置，场板连接源极的低电位后与漏极的高电压形成电场梯度分布，从而进一步对栅极进行保护。现有的双场板结构虽然在电性上能起到保护栅极的作用，但为了形成二阶场板，额外增加了多道工艺，工艺流程复杂。

发明内容

本申请提供了一种场效应管、其制备方法及电子电路，用以减少二阶场板的制备工序。

第一方面，本申请提供了一种场效应管，包括：位于衬底上的沟道层，位于沟道层上的控制栅极，位于控制栅极上的钝化层，位于钝化层上的栅金属层，位于栅金属层上的层间介质层，以及位于层间介质层上的源漏金属层；其中，钝化层具有暴露控制栅极的栅极开孔，栅金属层包括间隔设置的金属栅极和台阶，金属栅极通过栅极开孔与控制栅极电连接，贯穿层间介质层和钝化层的源极开孔和漏极开孔分别位于金属栅极两侧，台阶在衬底上的正投影位于漏极开孔与金属栅极之间，源漏金属层包括分别位于金属栅极两侧的源极和漏极、以及与源极电连接的场板，源极通过源极开孔与沟道层电连接，漏极通过漏极开孔与沟道层电连接，场板从源极向漏极一侧延伸且与漏极断开设置，场板在衬底上的正投影与台阶存在交叠区域，场板具体包括在衬底上的正投影位于金属栅极与漏极之间的一阶场板和二阶场板，二阶场板为覆盖台阶的部分，一阶场板为除了二阶场板之外的部分。

本申请实施例提供的场效应管，通过在栅金属层中形成金属栅极图案的同时增加形成台阶的图案，可以使源漏金属层覆盖台阶的部分被垫高形成二阶场板，与未被台阶垫高的部分形成高度差，而未被台阶垫高的部分形成一阶场板，这样整个场板的加工只需要通过一次构图工艺，即包括1次金属积淀+1次光刻+1次刻蚀即可形成，减少了场板制备工艺的复杂度和工业成本。

在本申请一个可能的实现方式中，场效应管还可以包括：位于源漏金属层上的平坦层，以及位于平坦层上的连接金属层；其中，平坦层包括源极连接孔和漏极连接孔，源极连接孔和漏极连接孔内一般填充有诸如钨的导电材料，源极连接孔和漏极连接孔的通孔深度一致，有利于控制平坦层的通孔刻蚀工艺制程。连接金属层包括源极连接垫和漏极连接垫，源极连接垫通过源极连接孔与源极电连接，漏极连接垫通过漏极连接孔与漏极电连接。

在本申请一个可能的实现方式中，控制栅极和金属栅极构成栅结构，控制栅极可以为叠层结构，具体包括位于沟道层上的PGaN层和位于PGaN层上的TiN层，TiN层在衬底上的正投影可以落入PGaN层的范围内。具体地，TiN层和PGaN层可以通过一次构图工艺形成，之后可以根据器件设计需求，选择性地对TiN层的图案进行尺寸收缩，使其尺寸小于PGaN层。