[发明专利]基于TiN/Cu/Ni栅电极的GaN基高电子迁移率晶体管及制作方法

权利要求书

1.一种基于TiN/Cu/Ni栅电极的GaN基高电子迁移率晶体管，自下而上包括衬底(1)、AlN成核层(2)、GaN缓冲层(3)、AlN插入层(4)、AlGaN势垒层(5)、GaN帽层(6)，GaN帽层(6)中间设有栅电极(11)，栅电极(11)以外的区域设有钝化层(7)，SiN钝化层(7)与栅电极(11)之上设有SiN保护层(8)，GaN缓冲层(3)的两端设有源电极(9)和漏电极(10)，源电极(9)和漏电极(10)上设有金属互联层(12)，其特征在于：

栅电极(11)，采用由TiN肖特基接触层(111)、Cu导电层(112)和Ni保护层(113)组成的叠层结构。

2.根据权利要求1所述的晶体管，其特征在于TiN肖特基接触层(111)的厚度为20nm～30nm。

3.根据权利要求1所述的晶体管，其特征在于Cu导电层(112)的厚度为200nm～300nm。

4.根据权利要求1所述的晶体管，其特征在于Ni保护层(113)的厚度为10nm～20nm。

5.一种基于TiN/Cu/Ni栅电极的GaN基高电子迁移率晶体管的制作方法，包括如下步骤：

1)选取在自下而上依次包括衬底、AlN成核层、GaN缓冲层、AlN插入层、AlGaN势垒层和GaN帽层的外延基片，在该基片的的GaN缓冲层上制作源电极(9)和漏电极(10)；

2)在GaN帽层(6)上光刻有源区的电隔离区域，利用感应耦合等离子刻蚀ICP工艺或离子注入工艺制作器件有源区的电隔离；

3)在源电极(9)、漏电极(10)和有源区的GaN帽层(6)上，利用等离子体增强化学气相沉积PECVD工艺生长60nm SiN钝化层(7)；

4)在SiN钝化层(7)上光刻栅槽区域，并利用感应耦合等离子体ICP工艺对该栅槽区域内的SiN钝化层(7)进行刻蚀，刻蚀深度至GaN帽层(6)；

5)在栅槽区域的GaN帽层(6)和栅槽区域以外的SiN钝化层(7)上光刻栅电极区域，在栅电极区域内和栅电极区域外的光刻胶上利用磁控溅射工艺依次淀积20nm～30nm厚的TiN肖特基接触层(111)、200nm～300nm厚的Cu导电层(112)和10nm～20nm厚的Ni保护层(113)，随后进行剥离，形成TiN/Cu/Ni结构的栅电极(11)；

6)在栅电极(11)上和栅电极区域以外的SiN钝化层(7)上，利用等离子体增强化学气相沉积PECVD方法生长200nm厚SiN保护层(8)；

7)在SiN保护层(8)上光刻金属互联开孔区，并利用感应耦合等离子体ICP工艺依次刻蚀掉互联开孔区的SiN保护层(8)和SiN钝化层(7)；

8)在金属互联开孔区和未开孔刻蚀的SiN保护层(7)上光刻金属互联区域，并利用电子束蒸发工艺制作金属互联(12)，用于引出源电极(9)和漏电极(10)，完成器件制作。

6.根据权利要求5所述的方法，其中步骤3)和步骤6)中的等离子体增强化学气相沉积PECVD方法，其工艺条件如下：

反应气体为NH₃和SiH₄，

衬底温度为250℃，

反应腔室压力为600mTorr，

RF功率为22W。

7.根据权利要求5所述的方法，其中步骤4)中利用感应耦合等离子体ICP刻蚀工艺移除栅槽区域内的SiN钝化层，其工艺条件如下：

反应气体为CF₄和O₂，

反应腔室压力为10mTorr，

上电极和下电极的射频功率分别为100W和10W。

8.根据权利要求5所述的方法，其中步骤7)中利用感应耦合等离子体ICP刻蚀互联开孔区的SiN保护层和SiN钝化层的工艺条件相同与步骤4)中利用感应耦合等离子体ICP刻蚀工艺移除栅槽区域内的SiN钝化层的工艺条件相同。