[发明专利]基于倒置工艺的射频功率管及其形成方法

说明书

技术领域

本发明半导体技术领域，特别涉及一种基于倒置工艺的射频功率管及其形成方法。

背景技术

在放大电路中担任末级输出的器件叫基于倒置工艺的射频功率管。现有射频功率管多为多个硅基场效应管并联而成，但由于受到沟道层材料的迁移率的限制，射频功率管性能提升空间有限。因此，研发新型材料、新型结构的射频功率管成为研究热点。

近年来，研究表明石墨烯材料具有本征载流子迁移率高、强场漂移速度高、电流承载能力高（比金属高一个数量级）、面内热导率高等优异性能特点。又因为该材料具有规模化制备材料的潜力，有望成为目前的Si基COMS的附加技术，广泛应用于半导体技术领域。

现有技术中的石墨烯场效应管的形成方法为：首先在SiO₂的介质层上形成石墨烯薄膜，随后在石墨烯薄膜上形成高介电常数（High-K）介质材料的栅极介质层，随后在栅极介质层上形成栅极以及在石墨烯薄膜上形成源极和漏极。该方法最终得到源漏栅极位于上方、沟道层位于下方的正置结构。其缺点是：在石墨烯薄膜上形成High-K介质材料的栅氧化层比较困难，往往因为引入离子修饰成难以做到较小的等效氧化厚度(equivalent oxide thinness，EOT)，所以难于提高栅控能力；在石墨烯薄膜上同时形成栅极、源极和漏极的过程中，工艺精确度难以得到保证；以及最终得到的器件的源漏接触的电阻较大。石墨烯薄膜上承载过多工艺步骤对于保护其优良电学性能不利，例如多次光刻过程中光刻胶对石墨烯性能的恶化，以及可能的湿法刻蚀对High-K材料性能的恶化等等。

发明内容

本发明的目的旨在至少解决上述技术缺陷之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种基于倒置工艺的射频功率管的形成方法，该方法采用倒置工艺，易于实现、稳定可靠。

本发明的另一目的在于提出一种基于倒置工艺的射频功率管，该器件具有倒置结构，源漏接触小、栅控能力强。

为达到上述目的，本发明的实施例公开了一种基于倒置工艺的射频功率管的形成方法，包括以下步骤：提供衬底；在所述衬底之上形成过渡层；在所述过渡层之上形成连接线，所述连接线包括源极连接线、漏极连接线和栅极连接线；在所述过渡层之上形成层间介质层，所述层间介质层填充在所述连接线之间；在所述层间介质层之上形成金属接触层，所述金属接触层与所述连接线相连；刻蚀所述金属接触层以形成互相平行的N个源极、N个漏极和2N-1个栅极，其中，所述源极、栅极和漏极按照源极-栅极-漏极-栅极的顺序依次相邻排列，N个所述源极与源极连接线相连，N个所述漏极与漏极连接线相连，2N-1个所述栅极与所述栅极连接线相连，其中N为正整数；在所述栅极之上形成栅极介质层；以及在所述源极、漏极、和栅极介质层之上形成石墨烯薄膜作为所述基于倒置工艺的射频功率管的沟道层。

在本发明的基于倒置工艺的射频功率管的形成方法的优选实施例中，所述过渡层为通过热氧化形成的SiO₂。

在本发明的基于倒置工艺的射频功率管的形成方法的优选实施例中，所述层间介质层为通过沉积形成的SiO₂。

在本发明的基于倒置工艺的射频功率管的形成方法的优选实施例中，还包括：在所述过渡层之上形成所述连接线的同时，在所述过渡层之上形成无源器件。

在本发明的基于倒置工艺的射频功率管的形成方法的优选实施例中，所述栅极介质层为高介电常数材料Al₂O₃、HfO₂或HfSiON。

在本发明的基于倒置工艺的射频功率管的形成方法的优选实施例中，所述源极、漏极和栅极在同一平面上。

在本发明的基于倒置工艺的射频功率管的形成方法的优选实施例中，通过Cu衬底上CVD后化学湿法转移，或者Pt衬底上CVD后电化学法转移以形成所述石墨烯薄膜。

在本发明的基于倒置工艺的射频功率管的形成方法的优选实施例中，还包括步骤：蒸发欧姆接触电阻，以使在所述源极和漏极上形成欧姆接触。