本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種氮化鎵二次外延增強(qiáng)型電子器件及其制備方法。

背景技術(shù)：

在現(xiàn)有氮化鎵增強(qiáng)型hemt(highelectronmobilitytransistor，高電子遷移率晶體管)器件制程技術(shù)中，完成氮化鎵/鋁鎵氮(gan/al氮化鎵)外延生長(zhǎng)后，再進(jìn)行二次外延生長(zhǎng)氮化鎵材料可以得到高可靠性的氮化鎵增強(qiáng)型hemt器件，但現(xiàn)有工藝流程中，需要采用干法刻蝕技術(shù)去除柵極區(qū)域以外的二次外延生長(zhǎng)的氮化鎵材料，而二次外延的氮化鎵材料和鋁鎵氮材料的選擇比極低，現(xiàn)有蝕刻技術(shù)難免造成對(duì)鋁鎵氮材料的損傷，從而造成較大的表面漏電，甚至直接破壞氮化鎵/鋁鎵氮異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)，這是本領(lǐng)域技術(shù)人員所不期望見(jiàn)到的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)上述存在的問(wèn)題，本發(fā)明公開(kāi)一種氮化鎵二次外延增強(qiáng)型電子器件，包括：

襯底，包括柵極區(qū)域和非柵極區(qū)域；

緩沖層，設(shè)置于所述襯底之上；

異質(zhì)結(jié)構(gòu)勢(shì)壘層，設(shè)置于所述緩沖層之上，并與所述緩沖層形成具有二維電子氣的異質(zhì)結(jié)構(gòu)外延層；

二次外延層，設(shè)置于所述柵極區(qū)域的所述異質(zhì)結(jié)構(gòu)勢(shì)壘層的上表面；

鈍化層，設(shè)置于所述非柵極區(qū)域的所述異質(zhì)結(jié)構(gòu)勢(shì)壘層的上表面，且所述鈍化層的上表面平齊。

上述的氮化鎵二次外延增強(qiáng)型電子器件，其中，所述異質(zhì)結(jié)構(gòu)勢(shì)壘層包括氮化鎵層和位于所述氮化鎵層之上的氮化鋁鎵層。

上述的氮化鎵二次外延增強(qiáng)型電子器件，其中，所述二次外延層的材質(zhì)為p型氮化鎵材料或反極性氮化鎵材料。

上述的氮化鎵二次外延增強(qiáng)型電子器件，其中，所述鈍化層的材質(zhì)為氮化硅。

上述的氮化鎵二次外延增強(qiáng)型電子器件，其中，所述非柵極區(qū)域包括第一歐姆接觸區(qū)域和第二歐姆接觸區(qū)域，所述電子器件還包括：

柵電極，設(shè)置于所述二次外延層的上表面；

源電極，貫穿位于所述第一歐姆接觸區(qū)域的所述鈍化層設(shè)置于所述異質(zhì)結(jié)構(gòu)勢(shì)壘層的上表面；

漏電極，貫穿位于所述第二歐姆接觸區(qū)域的所述鈍化層設(shè)置于所述異質(zhì)結(jié)構(gòu)勢(shì)壘層的上表面。

本發(fā)明還公開(kāi)了一種氮化鎵二次外延增強(qiáng)型電子器件的制備方法，包括如下步驟：

步驟s1，提供一襯底，且所述襯底包括柵極區(qū)域和非柵極區(qū)域；

步驟s2，于所述襯底之上形成緩沖層和位于所述緩沖層之上的異質(zhì)結(jié)構(gòu)勢(shì)壘層，且所述異質(zhì)結(jié)構(gòu)勢(shì)壘層與所述緩沖層形成具有二維電子氣的異質(zhì)結(jié)構(gòu)外延層；

步驟s3，于所述異質(zhì)結(jié)構(gòu)勢(shì)壘層之上形成鈍化層；

步驟s4，對(duì)部分所述鈍化層進(jìn)行刻蝕，以將位于所述柵極區(qū)域的所述異質(zhì)結(jié)構(gòu)勢(shì)壘層的上表面予以暴露；

步驟s5，制備二次外延層以將所述鈍化層和所述異質(zhì)結(jié)構(gòu)勢(shì)壘層暴露的上表面均予以覆蓋；

步驟s6，移除位于所述非柵極區(qū)域的所述二次外延層。

上述的氮化鎵二次外延增強(qiáng)型電子器件的制備方法，其中，所述步驟s2具體為：

于所述襯底之上按照從下至上的順序依次形成緩沖層、氮化鎵層和氮化鋁鎵層，所述氮化鎵層和氮化鋁鎵層構(gòu)成所述異質(zhì)結(jié)構(gòu)勢(shì)壘層。

上述的氮化鎵二次外延增強(qiáng)型電子器件的制備方法，其中，在所述步驟s3中，所述鈍化層為氮化硅。

上述的氮化鎵二次外延增強(qiáng)型電子器件的制備方法，其中，在所述步驟s5中，所述二次外延層為p型氮化鎵材料或反極性氮化鎵材料。

上述的氮化鎵二次外延增強(qiáng)型電子器件的制備方法，其中，所述非柵極區(qū)域包括第一歐姆接觸區(qū)域和第二歐姆接觸區(qū)域；所述方法還包括：

步驟s7，刻蝕所述第一歐姆接觸區(qū)域和第二歐姆接觸區(qū)域的鈍化層，以于所述第一歐姆接觸區(qū)域的所述鈍化層中形成第一通孔，并于所述第二歐姆區(qū)域的所述鈍化層中形成第二通孔；

步驟s8，于所述第一通孔中形成源電極、并于所述第二通孔中形成漏電極；

步驟s9，于所述二次外延層之上形成柵電極。

上述發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)或者有益效果：

本發(fā)明公開(kāi)了一種氮化鎵二次外延增強(qiáng)型電子器件及其制備方法，通過(guò)于異質(zhì)結(jié)構(gòu)勢(shì)壘層之上形成鈍化層及于柵極區(qū)域的鈍化層中形成開(kāi)口的步驟之后，再進(jìn)行二次外延生長(zhǎng)p型氮化鎵材料或反極性氮化鎵材料的步驟，從而在移除位于非柵極區(qū)域的p型氮化鎵材料或反極性氮化鎵材料時(shí)鈍化層可以作為異質(zhì)結(jié)構(gòu)勢(shì)壘層的保護(hù)層，進(jìn)而避免了傳統(tǒng)工藝中等離子體對(duì)異質(zhì)結(jié)構(gòu)勢(shì)壘層材料的損傷，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了對(duì)器件表面漏電的抑制，且具有良好的可重復(fù)性和高可靠性。

附圖說(shuō)明

通過(guò)閱讀參照以下附圖對(duì)非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明及其特征、外形和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更加明顯。在全部附圖中相同的標(biāo)記指示相同的部分。并未可以按照比例繪制附圖，重點(diǎn)在于示出本發(fā)明的主旨。

圖1是本發(fā)明實(shí)施例中氮化鎵二次外延增強(qiáng)型電子器件的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明實(shí)施例中制備氮化鎵二次外延增強(qiáng)型電子器件的方法流程圖；

圖3～11是本發(fā)明實(shí)施例中制備氮化鎵二次外延增強(qiáng)型電子器件的方法流程結(jié)構(gòu)示意圖；

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明，但是不作為本發(fā)明的限定。

實(shí)施例一

如圖1所示，本實(shí)施例涉及一種氮化鎵二次外延增強(qiáng)型電子器件，具體的，該電子器件包括：包括柵極區(qū)域和非柵極區(qū)域的襯底101、設(shè)置于襯底101之上的緩沖層1021、設(shè)置于緩沖層1021之上，并與緩沖層1021形成具有二維電子氣10222的異質(zhì)結(jié)構(gòu)外延層(也可以稱(chēng)之為一次外延層)102的異質(zhì)結(jié)構(gòu)勢(shì)壘層1022、設(shè)置于柵極區(qū)域的異質(zhì)結(jié)構(gòu)勢(shì)壘層1022的上表面的二次外延層104以及設(shè)置于非柵極區(qū)域的異質(zhì)結(jié)構(gòu)勢(shì)壘層1022的上表面的鈍化層103，且該鈍化層103的上表面平齊(該鈍化層103上表面呈一字型)，即該鈍化層103各個(gè)部分的厚度相同。

在本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，上述異質(zhì)結(jié)構(gòu)勢(shì)壘層1022包括氮化鎵層10221和位于氮化鎵層10221之上的鋁鎵氮層10223，且該氮化鎵層10221和鋁鎵氮層10223之間形成二維電子氣10222。

在本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，上述二次外延層104的材質(zhì)為p型氮化鎵材料或反極性氮化鎵材料(例如ingan)。

在本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，上述鈍化層103的材質(zhì)為氮化硅。

在本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，上述非柵極區(qū)域包括第一歐姆接觸區(qū)域和第二歐姆接觸區(qū)域，上述電子器件還包括設(shè)置于二次外延層104的上表面的柵電極107、貫穿位于第一歐姆接觸區(qū)域的鈍化層103設(shè)置于異質(zhì)結(jié)構(gòu)勢(shì)壘層1022之上的源電極105和貫穿位于第二歐姆接觸區(qū)域的鈍化層103設(shè)置于異質(zhì)結(jié)構(gòu)勢(shì)壘層1022之上的漏電極106。

實(shí)施例二

如圖2所示，本實(shí)施例涉及一種氮化鎵二次外延增強(qiáng)型電子器件的制備方法，具體的，該方法包括如下步驟：

步驟s1，提供一襯底201，且該襯底201包括柵極區(qū)域和非柵極區(qū)域，如圖3所示的結(jié)構(gòu)。

步驟s2，于襯底201之上形成緩沖層2021和位于緩沖層2021之上的異質(zhì)結(jié)構(gòu)勢(shì)壘層2022，且異質(zhì)結(jié)構(gòu)勢(shì)壘層2022與緩沖層2021形成具有二維電子氣20222的異質(zhì)結(jié)構(gòu)外延層202(也可以稱(chēng)之為一次外延層)，如圖4所示的結(jié)構(gòu)。

在本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，上述步驟s2具體為：

于襯底201之上按照從下至上的順序一次外延形成緩沖層2021、氮化鎵層20221和鋁鎵氮層20223，氮化鎵層20221和鋁鎵氮層20223構(gòu)成異質(zhì)結(jié)構(gòu)勢(shì)壘層2022，且氮化鎵層20221和鋁鎵氮層20223之間形成二維電子氣20222。

鋁鎵氮/氮化鎵異質(zhì)結(jié)中的二維電子氣通常被稱(chēng)為極化感應(yīng)的二維電子氣，這是因?yàn)闃O化效應(yīng)能夠在異質(zhì)結(jié)中形成很強(qiáng)的內(nèi)建電場(chǎng)，調(diào)制了氮化鎵異質(zhì)結(jié)能帶結(jié)構(gòu)，使異質(zhì)結(jié)界面氮化鎵側(cè)的量子阱變得又深又窄，非常有利于吸引自由電子積聚到阱中形成二維電子氣，鋁鎵氮/氮化鎵異質(zhì)結(jié)二維電子氣密度以及表面勢(shì)隨著鋁鎵氮組分和厚度發(fā)生相應(yīng)的變化。因此，鋁鎵氮?jiǎng)輭緦泳Ц竦膿p壞以及厚度的變化均會(huì)對(duì)器件性能產(chǎn)生顯著影響，二次外延層的外延生長(zhǎng)及干法蝕刻技術(shù)成為實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)型器件的關(guān)鍵。

步驟s3，于異質(zhì)結(jié)構(gòu)勢(shì)壘層2022之上形成鈍化層203，如圖5所示的結(jié)構(gòu)。

在本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，上述鈍化層203為氮化硅。

步驟s4，對(duì)部分鈍化層203進(jìn)行刻蝕，以將位于柵極區(qū)域的異質(zhì)結(jié)構(gòu)勢(shì)壘層2022的上表面予以暴露，此時(shí)位于非柵極區(qū)域的異質(zhì)結(jié)構(gòu)勢(shì)壘層2022的上表面(即鋁鎵氮層20223上表面)仍然被鈍化層203所覆蓋，如圖6所示的結(jié)構(gòu)。

步驟s5，制備二次外延層204以將鈍化層203和異質(zhì)結(jié)構(gòu)勢(shì)壘層2022暴露的上表面均予以覆蓋，如圖7所示的結(jié)構(gòu)。

在本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，上述二次外延層204為p型氮化鎵材料或反極性氮化鎵材料。

步驟s6，移除位于非柵極區(qū)域的二次外延層204，如圖8所示的結(jié)構(gòu)。

在本發(fā)明具體的實(shí)施例中，采用干法刻蝕技術(shù)(氯基氣體)移除柵極區(qū)域以外的上述p型氮化鎵或反極性氮化鎵材料，在p型氮化鎵或反極性氮化鎵材料干法蝕刻工藝中，干法刻蝕工藝中的氯基氣體對(duì)鈍化層203(例如氮化硅材料)有極高的選擇比，無(wú)直接化學(xué)反應(yīng)，從而使得鈍化層203可以作為勢(shì)壘層的保護(hù)層，進(jìn)而避免了傳統(tǒng)工藝中等離子體(氯基氣體)對(duì)勢(shì)壘層材料的損傷，且物理轟擊也可以很好的通過(guò)蝕刻工藝進(jìn)行控制，而鈍化層203(例如氮化硅材料)本身可以作為高性能的鈍化材料抑制氮化鎵器件的表面漏電及電流崩塌。

在本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，上述非柵極區(qū)域包括第一歐姆接觸區(qū)域和第二歐姆接觸區(qū)域；上述方法還包括：

步驟s7，刻蝕第一歐姆接觸區(qū)域和第二歐姆接觸區(qū)域的鈍化層203，以于第一歐姆接觸區(qū)域的鈍化層203中形成第一通孔，并于第二歐姆區(qū)域的鈍化層203中形成第二通孔，如圖9所示的結(jié)構(gòu)。

步驟s8，于第一通孔中形成源電極205、并于第二通孔中形成漏電極206，在本發(fā)明的實(shí)施例中形成源電極205和漏電極206可以相同也可以不同，如圖10所示的結(jié)構(gòu)。

步驟s9，于二次外延層204之上形成柵電極207，如圖11所示的結(jié)構(gòu)。

不難發(fā)現(xiàn)，本實(shí)施例為與上述氮化鎵二次外延增強(qiáng)型電子器件的實(shí)施例相對(duì)應(yīng)的方法實(shí)施例，本實(shí)施例可與上述氮化鎵二次外延增強(qiáng)型電子器件的實(shí)施例互相配合實(shí)施。上述氮化鎵二次外延增強(qiáng)型電子器件的實(shí)施例中提到的相關(guān)技術(shù)細(xì)節(jié)在本實(shí)施例中依然有效，為了減少重復(fù)，這里不再贅述。相應(yīng)地，本實(shí)施方式中提到的相關(guān)技術(shù)細(xì)節(jié)也可應(yīng)用在上述氮化鎵二次外延增強(qiáng)型電子器件的實(shí)施例中。

本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，本領(lǐng)域技術(shù)人員在結(jié)合現(xiàn)有技術(shù)以及上述實(shí)施例可以實(shí)現(xiàn)變化例，在此不做贅述。這樣的變化例并不影響本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容，在此不予贅述。

以上對(duì)本發(fā)明的較佳實(shí)施例進(jìn)行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實(shí)施方式，其中未盡詳細(xì)描述的設(shè)備和結(jié)構(gòu)應(yīng)該理解為用本領(lǐng)域中的普通方式予以實(shí)施；任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍情況下，都可利用上述揭示的方法和技術(shù)內(nèi)容對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案作出許多可能的變動(dòng)和修飾，或修改為等同變化的等效實(shí)施例，這并不影響本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容。因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所做的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化及修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案保護(hù)的范圍內(nèi)。