本發(fā)明涉及半導(dǎo)體工藝領(lǐng)域，尤其涉及一種氮化鎵半導(dǎo)體器件及其制備方法。

背景技術(shù)：

氮化鎵具有大禁帶寬度、高電子飽和速率、高擊穿電場(chǎng)、較高熱導(dǎo)率、耐腐蝕以及抗輻射性能等優(yōu)點(diǎn)，從而可以采用氮化鎵制作半導(dǎo)體材料，而得到氮化鎵半導(dǎo)體器件。

現(xiàn)有技術(shù)中，氮化鎵半導(dǎo)體器件的制備方法為：在氮化鎵外延層的表面上形成氮化硅層，在氮化硅層上刻蝕出源極接觸孔和漏極接觸孔，源極接觸孔和漏極接觸孔內(nèi)沉積金屬，從而形成源極和漏極；再刻蝕氮化硅層以及氮化鎵外延層中的氮化鋁鎵層，形成一個(gè)凹槽，在凹槽中沉積金屬層，從而形成柵極；然后沉積二氧化硅層以及場(chǎng)板金屬層，從而形成氮化鎵半導(dǎo)體器件。

然而現(xiàn)有技術(shù)中，由于電場(chǎng)密度較大，從而會(huì)造成氮化鎵半導(dǎo)體器件的漏電以及擊穿的問題，進(jìn)而會(huì)損壞氮化鎵半導(dǎo)體器件，降低氮化鎵半導(dǎo)體器件的可靠性。進(jìn)一步地，氮化鎵功率器件在反復(fù)高壓測(cè)試后，器件的擊穿電壓會(huì)發(fā)生漂移，這種不穩(wěn)定行為與電荷陷阱有關(guān)，對(duì)器件的可靠性會(huì)造成危害，應(yīng)該被抑制。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決上述問題，本發(fā)明提供一種氮化鎵半導(dǎo)體器件，其特征在于，包括：氮化鎵外延層；以及，

設(shè)置于所述氮化鎵外延層上的復(fù)合介質(zhì)層，所述復(fù)合介質(zhì)層的材質(zhì)為氮化硅和等離子體增強(qiáng)正硅酸乙脂；

設(shè)置于所述復(fù)合介質(zhì)層上的源極、漏極和柵極，所述源極、漏極和柵極分別貫穿所述復(fù)合介質(zhì)層與所述氮化鎵外延層連接；其中，在所述柵極接觸孔中的柵極呈倒置的梯形；

設(shè)置于所述源極、漏極和柵極以及所述復(fù)合介質(zhì)層上的絕緣層，所述絕緣層的材質(zhì)為二氧化硅；

還包括設(shè)置于所述絕緣層上的場(chǎng)板金屬層，所述場(chǎng)板金屬層貫穿所述絕緣層與所述源極連接。

在所述場(chǎng)板金屬層以及所述絕緣層表面，還沉積有一保護(hù)層，所述保護(hù)包括上下層疊的氮化硅層和氧化層。

本發(fā)明還提供這種氮化鎵半導(dǎo)體器件的制備方法，提供一氮化鎵外延層，其中，所述氮化鎵外延層包括由下而上依次設(shè)置的硅襯底層、氮化鎵層和氮化鋁鎵層；

在所述氮化鎵外延層表面沉積氮化硅和等離子體增強(qiáng)正硅酸乙脂，形成復(fù)合介質(zhì)層；

源極接觸孔和漏極接觸孔的獲得：刻蝕所述復(fù)合介質(zhì)層，以形成相互獨(dú)立的源極接觸孔和漏極接觸孔，所述源極接觸孔、所述漏極接觸孔貫穿所述復(fù)合介質(zhì)層到達(dá)所述氮化鋁鎵層；

在所述源極接觸孔和所述漏極接觸孔內(nèi)、以及所述復(fù)合介質(zhì)層的表面上，沉積第一金屬，以獲得源極、漏極；

對(duì)所述第一金屬進(jìn)行光刻和刻蝕，形成歐姆接觸電極窗口；此時(shí)獲得第一組件；

對(duì)所述第一組件進(jìn)行高溫退火處理，以使得容置在所述源極接觸孔和所述漏極接觸孔內(nèi)的所述第一金屬形成合金并與所述氮化鋁鎵層進(jìn)行反應(yīng)；

柵極接觸孔的獲得：通過所述歐姆接觸電極窗口，對(duì)所述復(fù)合介質(zhì)層和所述氮化鋁鎵層進(jìn)行干法刻蝕，形成柵極接觸孔，其中，所述柵極接觸孔的底部與所述氮化鋁鎵層的底部之間具有預(yù)設(shè)距離；

在所述柵極接觸孔和所述柵極接觸孔的外邊緣沉積第二金屬件，以獲得柵極，此時(shí)獲得第二組件；

在所述第二組件的表面沉積一層絕緣層；

在所述絕緣層上進(jìn)行干法刻蝕，以形成開孔，所述開孔與所述源極接觸孔對(duì)應(yīng)；

在所述開孔以及所述絕緣層上沉積場(chǎng)板金屬層，所述場(chǎng)板金屬層的投影至少覆蓋所述開孔、以及從所述源極接觸孔至所述柵極接觸孔之間的區(qū)域；

在所述場(chǎng)板金屬層以及所述絕緣層表面，先后沉積氮化硅層和等離子體增強(qiáng)正硅酸乙脂層，獲得保護(hù)層。

有益效果：

本發(fā)明通過在氮化鎵外延層的表面的復(fù)合介質(zhì)層應(yīng)用了多種新穎材料，還通過沉積第一金屬在進(jìn)行高溫退火處理，以通過相互接觸的刻蝕后的第一金屬與氮化鋁鎵層進(jìn)行反應(yīng)之后形成合金，以降低刻蝕后的第一金屬與氮化鋁鎵層的接觸電阻；

本發(fā)明使得復(fù)合介質(zhì)層與氮化鋁鎵層中間的接觸面上不易漏電，并且，氮化鋁鎵層的場(chǎng)強(qiáng)峰值較高，不易出現(xiàn)擊穿氮化鋁鎵層的現(xiàn)象，進(jìn)而避免了出現(xiàn)氮化鎵半導(dǎo)體器件的漏電以及擊穿的問題，有效的保護(hù)了氮化鎵半導(dǎo)體器件，增強(qiáng)了氮化鎵半導(dǎo)體器件的可靠性。

本實(shí)施例增加保護(hù)層的結(jié)構(gòu)后，可以隔離空氣中雜質(zhì)靜電和粗糙的護(hù)層表面，減少雜質(zhì)吸附和靜電作用，減小表面漏電，從而提高器件耐壓。

附圖說明

圖1a為本發(fā)明另一實(shí)施例的氮化鎵半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖1b為本發(fā)明另一實(shí)施例的氮化鎵半導(dǎo)體器件的制備流程示意圖。

圖2a為本發(fā)明又一實(shí)施例的氮化鎵半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2b為本發(fā)明又一實(shí)施例的氮化鎵半導(dǎo)體器件的制備流程示意圖。

圖3a為本發(fā)明另一實(shí)施例的氮化鎵半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3b為本發(fā)明另一實(shí)施例的氮化鎵半導(dǎo)體器件的柵極結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3c為本發(fā)明另一實(shí)施例的氮化鎵半導(dǎo)體器件的柵極結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3d為本發(fā)明另一實(shí)施例的氮化鎵半導(dǎo)體器件的柵極結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3e為本發(fā)明另一實(shí)施例的氮化鎵半導(dǎo)體器件的制備流程示意圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

如圖1a所示，在一實(shí)施例中提供一種氮化鎵半導(dǎo)體器件，其從下至上包括：氮化鎵外延層210、復(fù)合介質(zhì)層220、源極231和漏極232、柵極233、絕緣層240、場(chǎng)板金屬層250。

其中，氮化鎵外延層210由硅(si)襯底212、氮化鎵(gan)層213和氮化鋁鎵(algan)層214構(gòu)成，其中，硅襯底212、氮化鎵層213和氮化鋁鎵層214由下而上依次設(shè)置。

復(fù)合介質(zhì)層220設(shè)置于所述氮化鎵外延層210上；本實(shí)施例的所述復(fù)合介質(zhì)層220材質(zhì)可例如為氮化硅和等離子體增強(qiáng)正硅酸乙脂(peteos)。該氮化硅和等離子體增強(qiáng)正硅酸乙脂屬于一種高介電常數(shù)(high‐k)介質(zhì)。

源極231、漏極232和柵極233設(shè)置于所述復(fù)合介質(zhì)層220上。具體地，源極231、漏極232和柵極233外形像“釘子”般一部分插入至所述復(fù)合介質(zhì)層220中，所述源極231、漏極232和柵極233分別貫穿所述復(fù)合介質(zhì)層220與所述氮化鎵外延層210連接；而一部分突出于所述復(fù)合介質(zhì)層220頂部。所述源極231和/或漏極232由第一金屬組成；該第一金屬組成與上述實(shí)施例相同。采用第一金屬材質(zhì)形成的源極231、漏極232，能夠在器件高溫退火過程中與所述氮化鎵外延層210中的氮化鎵鋁層214發(fā)生反應(yīng)，生成合金，從而使得源極231、漏極232與氮化鋁鎵層的接觸面的接觸良好，可以有效的降低源極231、漏極232與氮化鋁鎵層的接觸電阻；避免出現(xiàn)氮化鎵半導(dǎo)體器件的漏電以及軟擊穿的問題。

優(yōu)選地，在所述柵極233與所述氮化鎵外延層210之間還包括一柵介質(zhì)層234，本實(shí)施例中柵介質(zhì)層234材質(zhì)可例如為氮化硅。柵極233由第二金屬組成，所述第二金屬為ni、au合金。

優(yōu)選地，所述柵極233往下延伸入所述氮化鋁鎵層214中，所述柵極233底端到所述氮化鋁鎵層214底部的距離h優(yōu)選為整個(gè)所述氮化鋁鎵層214的一半。

絕緣層240設(shè)置于漏極232、柵極233和一部分源極231上方，以及裸露出來的全部復(fù)合介質(zhì)層220上，所述絕緣層240的材質(zhì)為二氧化硅。其中，絕緣層240在整個(gè)器件的表面進(jìn)行均勻沉積，各處沉淀的厚度相同。由于源極231、漏極232、柵極233的存在，從而在源極231與柵極233之間的絕緣層240、在柵極233與漏極232之間的絕緣層240是向下凹陷的，通過后續(xù)步驟中磨平工藝使得平整。

還可例如包括有場(chǎng)板金屬層250，其設(shè)置于所述絕緣層240上。所述場(chǎng)板金屬層250貫穿所述絕緣層240與所述源極231連接。優(yōu)選地，所述場(chǎng)板金屬層250的材質(zhì)為鋁硅銅金屬層。

本發(fā)明還提供上述氮化鎵半導(dǎo)體器件的制備方法。如圖1b所示，具體步驟包括：

步驟201：在硅襯底212上依次沉積氮化鎵層213和氮化鋁鎵層214，形成氮化鎵外延層210。氮化鎵是第三代寬禁帶半導(dǎo)體材料，具有大禁帶寬度、高電子飽和速率、高擊穿電場(chǎng)、較高熱導(dǎo)率、耐腐蝕和抗輻射性能等特性、并且在高壓、高頻、高溫、大功率和抗輻照環(huán)境條件下具有較強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，從而是研究短波光電子器件和高壓高頻率大功率器件的最佳材料；其中，大禁帶寬度為3.4電子伏特，高電子飽和速率為2e7厘米每秒，高擊穿電場(chǎng)為1e10～‐3e10伏特每厘米。

然后可以采用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相電積方法，在氮化鎵外延層110的表面上沉積一層氮化硅和等離子體增強(qiáng)正硅酸乙脂(peteos)，形成復(fù)合介質(zhì)層120。其中，氮化硅和等離子體增強(qiáng)正硅酸乙脂的厚度例如可為2000埃。

步驟202，對(duì)所述復(fù)合介質(zhì)層120進(jìn)行干法刻蝕，形成相對(duì)設(shè)置的源極接觸孔221和漏極接觸孔222。

為了使得所述源極接觸孔221、漏極接觸孔222清潔少雜質(zhì)，還包括除雜步驟。具體的，在對(duì)復(fù)合介質(zhì)層220進(jìn)行干法刻蝕之后，可以先采用“dhf(稀的氫氟酸)+化學(xué)清洗劑sc‐1+化學(xué)清洗劑sc‐2”的方法，例如，可以先采用稀釋后的氫氟酸溶液處理器件，然后采用過氧化氫與氫氧化氨的堿性混合溶液處理器件，再采用過氧化氫與氯化氫的酸性混合溶液處理器件，進(jìn)而可以去除整個(gè)器件的表面上的雜質(zhì)物。

步驟203，在本實(shí)施例中，在源極接觸孔221和漏極接觸孔222內(nèi)、以及復(fù)合介質(zhì)層220的表面上沉積第一金屬。

具體地，可以采用磁控濺射鍍膜工藝，在源極接觸孔和漏極接觸孔內(nèi)、以及復(fù)合介質(zhì)層的表面上，依次沉積第一鈦金屬層、鋁金屬層、第二鈦金屬層和氮化鈦層，以形成第一金屬；其中，第一鈦金屬層的厚度可例如為200埃，鋁金屬層的厚度可例如為1200埃，第二鈦金屬層的厚度可例如為200埃，氮化鈦層的厚度可例如為200埃。

對(duì)第一金屬進(jìn)行光刻和刻蝕，形成歐姆接觸電極窗口219。

對(duì)第一金屬進(jìn)行光刻和刻蝕，其中光刻的程序包括了涂膠、曝光和顯影，從而可以形成一個(gè)歐姆接觸電極窗口219；透過歐姆接觸電極窗口219，可以看到復(fù)合介質(zhì)層220的部分表面。如此，源極接觸孔121上的第一金屬構(gòu)成了器件的源極231，漏極接觸孔222上的第一金屬構(gòu)成了器件的漏極232。此時(shí)，為了能清楚表達(dá)本發(fā)明過程，命名此時(shí)獲得的器件為第一組件。

步驟204，對(duì)整個(gè)第一組件進(jìn)行高溫退火處理，以通過相互接觸的刻蝕后的第一金屬與氮化鋁鎵層214進(jìn)行反應(yīng)之后形成合金。

在本實(shí)施例中，具體的，在反應(yīng)爐中通入氮?dú)鈿怏w，在840～850℃的環(huán)境下對(duì)整個(gè)第一組件進(jìn)行30秒的高溫退火處理，從而刻蝕后的第一金屬會(huì)成為合金，并且相互接觸的刻蝕后的第一金屬與氮化鋁鎵層214進(jìn)行反應(yīng)之后也可以在其接觸面上也形成合金，從而可以降低第一金屬與氮化鋁鎵層214之間的接觸電阻。即，降低源極231、漏極232與氮化鋁鎵層214之間的接觸電阻。

步驟205，通過歐姆接觸電極窗口219，對(duì)復(fù)合介質(zhì)層220和氮化鋁鎵層214進(jìn)行干法刻蝕，形成柵極接觸孔223，其中，柵極接觸孔223的底部與氮化鋁鎵層214的底部具有預(yù)設(shè)距離。

在本實(shí)施例中，采用干法刻蝕的方法，通過歐姆接觸電極窗口219，對(duì)復(fù)合介質(zhì)層220以及部分的氮化鋁鎵層214，進(jìn)行干法刻蝕，進(jìn)而在第一器件上形成一個(gè)柵極接觸孔223。其中，柵極接觸孔223完全的穿透了復(fù)合介質(zhì)層220，并穿過部分的氮化鋁鎵層214，使得柵極接觸孔223的底部與氮化鋁鎵層214的底部的距離h優(yōu)選為氮化鋁鎵層214的一半。

在本實(shí)施例中，形成一個(gè)柵極接觸孔223之后，柵極接觸孔223內(nèi)會(huì)存在雜質(zhì)、顆粒以及離子等雜質(zhì)物，從而可以采用鹽酸溶液清洗柵極接觸孔220，將柵極接觸孔220內(nèi)的雜質(zhì)物去除掉。

本實(shí)施例通過在對(duì)復(fù)合介質(zhì)層220進(jìn)行干法刻蝕之后，采用dhf+sc1+sc2的方法去除器件上的雜質(zhì)物；并形成柵極接觸孔223之后，采用鹽酸溶液將柵極接觸孔223內(nèi)的雜質(zhì)物去除掉。從而可以有效的保證了復(fù)合介質(zhì)層的表面以及柵極接觸孔223內(nèi)的清潔，進(jìn)而保證了氮化鎵半導(dǎo)體器件的性能。

步驟206，在本實(shí)施例中，具體的，采用磁控濺射鍍膜工藝，在柵極接觸孔223中沉積一層氮化硅層作為柵介質(zhì)層，所述氮化硅層不高于所述柵極接觸孔223；然后再在所述氮化硅層上、以及柵極接觸孔223的外邊緣沉積ni/au作為第二金屬，金屬厚度為0.01～0.04μm/0.08～0.4μm；從而構(gòu)成了柵極233。故此，該柵極233是一種具有多種材料的復(fù)合結(jié)構(gòu)。

此時(shí)，為了更清楚表達(dá)本發(fā)明內(nèi)容，命名此時(shí)獲得的器件為第二組件。

步驟207，在整個(gè)第二組件的表面沉積一層絕緣層240。

在本實(shí)施例中，具體的，在整個(gè)第二組件的表面沉積一層二氧化硅(sio2)，厚度可例如為5000埃，形成二氧化硅層作為一層絕緣層240。其中，二氧化硅在整個(gè)器件的表面進(jìn)行均勻沉積，各處厚度相同，由于源極231、漏極232和柵極233的存在，從而在源極231與柵極233之間的絕緣層240、在柵極233與漏極232之間的絕緣層240是向下凹陷的，可利用磨平工藝使之平整。

步驟208，對(duì)源極接觸孔231上方的絕緣層140進(jìn)行干法刻蝕之后，形成開孔241。所述柵極233具有凸出于所述柵極接觸孔223外的凸出部233a，所述開孔241的寬度小于所述凸出部233a的寬度。

步驟209，在開孔241內(nèi)、以及從源極接觸孔231延伸至柵極接觸孔123上方的絕緣層240上沉積場(chǎng)板金屬250，形成場(chǎng)板金屬層250。

在本實(shí)施例中，具體的，可以采用磁控濺射鍍膜工藝，在開孔241內(nèi)、以及從源極接觸孔221的外邊緣的第一金屬直至柵極接觸孔223的外邊緣的第一金屬上方的復(fù)合介質(zhì)層220上沉積場(chǎng)板金屬，厚度可例如為10000埃，從而形成場(chǎng)板金屬層250。場(chǎng)板金屬層250的厚度是均勻的，場(chǎng)板金屬層250在開孔241的位置處、以及源極接觸孔221與柵極接觸孔223之間的位置處的是向下凹陷的，可利用磨平工藝使之平整。

本實(shí)施例可以優(yōu)化器件制作工藝，與cmos工藝線兼容，優(yōu)化器件工藝，改善導(dǎo)通電阻。進(jìn)而避免了出現(xiàn)氮化鎵半導(dǎo)體器件的漏電以及擊穿的問題，有效的保護(hù)了氮化鎵半導(dǎo)體器件，增強(qiáng)了氮化鎵半導(dǎo)體器件的可靠性。本實(shí)施例獲得的氮化鎵半導(dǎo)體器件可應(yīng)用于電力電子元件、濾波器、無線電通信元件等技術(shù)領(lǐng)域中，具有良好的應(yīng)用前景。

如圖2a所示，本發(fā)明實(shí)施例提供一種氮化鎵半導(dǎo)體器件，其從下至上包括：氮化鎵外延層910、復(fù)合介質(zhì)層920、源極931和漏極932、柵極933、絕緣層940。

其中，氮化鎵外延層910由硅(si)襯底912、氮化鎵(gan)層913和氮化鋁鎵(algan)層914構(gòu)成，其中，硅襯底912、氮化鎵層913和氮化鋁鎵層914由下而上依次設(shè)置。

復(fù)合介質(zhì)層920設(shè)置于所述氮化鎵外延層910上；本實(shí)施例的所述復(fù)合介質(zhì)層920材質(zhì)可例如為氮化硅和等離子體增強(qiáng)正硅酸乙脂(peteos)。該氮化硅和等離子體增強(qiáng)正硅酸乙脂屬于一種高介電常數(shù)(high‐k)介質(zhì)。

源極931、漏極932和柵極933設(shè)置于所述復(fù)合介質(zhì)層920上。具體地，源極931、漏極932和柵極933外形像“釘子”般一部分插入至所述復(fù)合介質(zhì)層920中，所述源極931、漏極932和柵極933分別貫穿所述復(fù)合介質(zhì)層920與所述氮化鎵外延層910連接；而一部分突出于所述復(fù)合介質(zhì)層920頂部。進(jìn)一步地，如圖2a所示，所述漏極932包括：相互連接的第一漏極932a和第二漏極932b，所述。所述源極931和第一漏極932由第一金屬組成與上述實(shí)施例所示。采用第一金屬材質(zhì)形成的源極931、漏極932，能夠在器件高溫退火過程中與所述氮化鎵外延層910中的氮化鎵鋁層914發(fā)生反應(yīng)，生成合金，從而使得源極931、漏極932與氮化鋁鎵層的接觸面的接觸良好，可以有效的降低源極931、漏極932與氮化鋁鎵層的接觸電阻；避免出現(xiàn)氮化鎵半導(dǎo)體器件的漏電以及軟擊穿的問題。第二漏極932b由氮化鎵層935、第一金屬兩種功能層構(gòu)成。

這種設(shè)計(jì)使漏極形成了p型氮化鎵層，p型氮化鎵層中的空穴會(huì)與電子進(jìn)行復(fù)合，從而消除電子，進(jìn)而防止在漏極進(jìn)行高壓的時(shí)候進(jìn)而產(chǎn)生電流崩塌的現(xiàn)象，防止出現(xiàn)的電流崩塌的現(xiàn)象會(huì)損壞氮化鎵半導(dǎo)體器件，增強(qiáng)了氮化鎵半導(dǎo)體器件的可靠性。

本實(shí)施例的柵極933截面呈現(xiàn)“t”型，所述柵極933可以往下延伸入所述氮化鋁鎵層914中，所述柵極933底端到所述氮化鋁鎵層914底部的距離h優(yōu)選為整個(gè)所述氮化鋁鎵層914的一半。整個(gè)柵極933由第二金屬組成，所述第二金屬為ni、au合金。

絕緣層940設(shè)置于漏極932、柵極933和一部分源極931上方，以及裸露出來的全部復(fù)合介質(zhì)層920上，所述絕緣層940的材質(zhì)為二氧化硅。其中，絕緣層940在整個(gè)器件的表面進(jìn)行均勻沉積，各處沉淀的厚度相同。由于源極931、漏極932、柵極933的存在，從而在源極931與柵極933之間的絕緣層940、在柵極933與漏極932之間的絕緣層940是向下凹陷的，可利用磨平工藝使之平整。

還可例如包括有場(chǎng)板金屬層950，其設(shè)置于所述絕緣層940上。所述場(chǎng)板金屬層950貫穿所述絕緣層940與所述源極931連接。優(yōu)選地，所述場(chǎng)板金屬層950的材質(zhì)為鋁硅銅金屬層。

本發(fā)明還提供上述氮化鎵半導(dǎo)體器件的制備方法。如圖2b所示，具體步驟包括：

步驟901：在硅襯底912上依次沉積氮化鎵層913和氮化鋁鎵層914，形成氮化鎵外延層910。氮化鎵是第三代寬禁帶半導(dǎo)體材料，具有大禁帶寬度、高電子飽和速率、高擊穿電場(chǎng)、較高熱導(dǎo)率、耐腐蝕和抗輻射性能等特性、并且在高壓、高頻、高溫、大功率和抗輻照環(huán)境條件下具有較強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，從而是研究短波光電子器件和高壓高頻率大功率器件的最佳材料；其中，大禁帶寬度為3.4電子伏特，高電子飽和速率為2e7厘米每秒，高擊穿電場(chǎng)為1e10～‐3e10伏特每厘米。

步驟902，然后在所述氮化鎵外延層910上沉積p型氮化鎵層935。具體地，在氮化鎵外延層910表面沉積一二氧化硅層，然后在所述二氧化硅層上采用干法刻蝕形成沉積孔作為第二漏極接觸孔922b；在所述沉積孔中沉積p型氮化鎵層，去除所述二氧化硅層，得到形成在氮化鎵外延層910上的p型氮化鎵層935。

903，然后可以采用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相電積方法，在氮化鎵外延層910、p型氮化鎵層的表面上沉積一層氮化硅和等離子體增強(qiáng)正硅酸乙脂(peteos)，形成復(fù)合介質(zhì)層920。其中，氮化硅和等離子體增強(qiáng)正硅酸乙脂的厚度例如可為2000埃，其厚度需要大于所述p型氮化鎵層935的厚度。

步驟904：對(duì)所述復(fù)合介質(zhì)層920進(jìn)行干法刻蝕，形成相對(duì)設(shè)置的源極接觸孔921和第一漏極接觸孔922a；所述p型氮化鎵層935位于源極接觸孔921和第一漏極接觸孔922a之間，在p型氮化鎵層935上方重新對(duì)應(yīng)于原第二漏極接觸孔922b的位置開設(shè)沉積孔。

步驟9041，然后可以采用磁控濺射鍍膜工藝，在源極接觸孔921和第一漏極接觸孔922a內(nèi)、以及p型氮化鎵層935上方、復(fù)合介質(zhì)層920的表面上，依次沉積第一鈦金屬層、鋁金屬層、第二鈦金屬層和氮化鈦層，以形成第一金屬；其中，第一鈦金屬層的厚度可例如為200埃，鋁金屬層的厚度可例如為1200埃，第二鈦金屬層的厚度可例如為200埃，氮化鈦層的厚度可例如為200埃。由此獲得源極931、第一漏極932a、和第二漏極932b。

為了使得所述源極接觸孔921、漏極接觸孔、清潔少雜質(zhì)，還包括除雜步驟。具體的，在對(duì)復(fù)合介質(zhì)層920進(jìn)行干法刻蝕之后，可以先采用“dhf(稀的氫氟酸)+化學(xué)清洗劑sc‐1+化學(xué)清洗劑sc‐2”的方法，例如，可以先采用稀釋后的氫氟酸溶液處理器件，然后采用過氧化氫與氫氧化氨的堿性混合溶液處理器件，再采用過氧化氫與氯化氫的酸性混合溶液處理器件，進(jìn)而可以去除整個(gè)器件的表面上的雜質(zhì)物。

對(duì)第一金屬進(jìn)行光刻和刻蝕，形成歐姆接觸電極窗口919。

對(duì)第一金屬進(jìn)行光刻和刻蝕，其中光刻的程序包括了涂膠、曝光和顯影，從而可以形成一個(gè)歐姆接觸電極窗口919；透過歐姆接觸電極窗口919，可以看到復(fù)合介質(zhì)層920的部分表面。如此，源極接觸孔921上的第一金屬構(gòu)成了器件的源極931，漏極接觸孔922上的第一金屬構(gòu)成了器件的漏極932。此時(shí)，為了能清楚表達(dá)本發(fā)明過程，命名此時(shí)獲得的器件為第一組件。

步驟905，對(duì)整個(gè)第一組件進(jìn)行高溫退火處理，以通過相互接觸的刻蝕后的第一金屬與氮化鋁鎵層914進(jìn)行反應(yīng)之后形成合金。

在本實(shí)施例中，具體的，在反應(yīng)爐中通入氮?dú)鈿怏w，在840～850℃的環(huán)境下對(duì)整個(gè)第一組件進(jìn)行30秒的高溫退火處理，從而刻蝕后的第一金屬會(huì)成為合金，并且相互接觸的刻蝕后的第一金屬與氮化鋁鎵層914進(jìn)行反應(yīng)之后也可以在其接觸面上也形成合金，從而可以降低第一金屬與氮化鋁鎵層914之間的接觸電阻。即，降低源極931、漏極932與氮化鋁鎵層914之間的接觸電阻。

步驟906，通過歐姆接觸電極窗口919，對(duì)復(fù)合介質(zhì)層920和氮化鋁鎵層914進(jìn)行干法刻蝕，形成柵極接觸孔923，其中，柵極接觸孔923的底部與氮化鋁鎵層914的底部具有預(yù)設(shè)距離。

在本實(shí)施例中，采用干法刻蝕的方法，通過歐姆接觸電極窗口919，對(duì)復(fù)合介質(zhì)層920以及部分的氮化鋁鎵層914，進(jìn)行干法刻蝕，進(jìn)而在第一器件上形成一個(gè)柵極接觸孔923。其中，柵極接觸孔923完全的穿透了復(fù)合介質(zhì)層920，并穿過部分的氮化鋁鎵層914，使得柵極接觸孔923的底部與氮化鋁鎵層914的底部的距離h優(yōu)選為氮化鋁鎵層914的一半。進(jìn)一步地，刻蝕時(shí)使得柵極接觸孔923呈現(xiàn)一上寬下窄的、倒置的梯形。在本實(shí)施例中，形成一個(gè)柵極接觸孔923之后，柵極接觸孔923內(nèi)會(huì)存在雜質(zhì)、顆粒以及離子等雜質(zhì)物，從而可以采用鹽酸溶液清洗柵極接觸孔920，將柵極接觸孔920內(nèi)的雜質(zhì)物去除掉。

本實(shí)施例通過在對(duì)復(fù)合介質(zhì)層920進(jìn)行干法刻蝕之后，采用dhf+sc1+sc2的方法去除器件上的雜質(zhì)物；并形成柵極接觸孔923之后，采用鹽酸溶液將柵極接觸孔923內(nèi)的雜質(zhì)物去除掉。從而可以有效的保證了復(fù)合介質(zhì)層的表面以及柵極接觸孔923內(nèi)的清潔，進(jìn)而保證了氮化鎵半導(dǎo)體器件的性能。

步驟907、在本實(shí)施例中，具體的，采用磁控濺射鍍膜工藝，在柵極接觸孔923和柵極接觸孔923的外邊緣沉積ni/au作為第二金屬，金屬厚度為0.01～0.04μm/0.08～0.4μm；從而構(gòu)成了柵極933。此時(shí)，為了更清楚表達(dá)本發(fā)明內(nèi)容，命名此時(shí)獲得的器件為第二組件。

步驟908，在整個(gè)第二組件的表面沉積一層絕緣層940。

在本實(shí)施例中，具體的，在整個(gè)第二組件的表面沉積一層二氧化硅(sio2)，厚度可例如為5000埃，形成二氧化硅層作為一層絕緣層940。其中，二氧化硅在整個(gè)器件的表面進(jìn)行均勻沉積，各處厚度相同，由于源極931、漏極932和柵極933的存在，從而在源極931與柵極933之間的絕緣層940、在柵極933與漏極932之間的絕緣層940是向下凹陷的，可利用磨平工藝使之平整。

步驟909，對(duì)源極接觸孔931上方的絕緣層940進(jìn)行干法刻蝕之后，形成開孔941。所述柵極933具有凸出于所述柵極接觸孔923外的凸出部933a，所述開孔941的寬度小于所述凸出部933a的寬度。

步驟9010，在開孔941內(nèi)、以及從源極接觸孔931延伸至柵極接觸孔923上方的絕緣層940上沉積場(chǎng)板金屬950，形成場(chǎng)板金屬層950。

在本實(shí)施例中，具體的，可以采用磁控濺射鍍膜工藝，在開孔941內(nèi)、以及從源極接觸孔921的外邊緣的第一金屬直至柵極接觸孔923的外邊緣的第一金屬上方的復(fù)合介質(zhì)層920上沉積場(chǎng)板金屬，厚度可例如為10000埃，從而形成場(chǎng)板金屬層950。場(chǎng)板金屬層950的厚度是均勻的，場(chǎng)板金屬層950在開孔941的位置處、以及源極接觸孔921與柵極接觸孔923之間的位置處的是向下凹陷的，通過在后續(xù)步驟的磨平工藝可使之平整。

本實(shí)施例引入了第一漏極、第二漏極的結(jié)構(gòu)，即在第一漏極旁邊引入一個(gè)額外的p-gan區(qū)(第二漏極)，p-gan區(qū)與漏極相連。在關(guān)態(tài)時(shí)，從p-gan區(qū)注入的空穴有效地釋放了陷阱中的電子，從而完全消除了電流崩塌效應(yīng)。本實(shí)施例獲得的氮化鎵半導(dǎo)體器件可應(yīng)用于電力電子元件、濾波器、無線電通信元件等技術(shù)領(lǐng)域中，具有良好的應(yīng)用前景。

如圖3a所示，本發(fā)明實(shí)施例提供一種氮化鎵半導(dǎo)體器件，其從下至上包括：氮化鎵外延層1010、復(fù)合介質(zhì)層1020、源極1031和漏極1032、柵極1033、絕緣層1040、場(chǎng)板金屬層1050、保護(hù)層1060。

其中，氮化鎵外延層1010由硅(si)襯底1012、氮化鎵(gan)層1013和氮化鋁鎵(algan)層1014構(gòu)成，其中，硅襯底1012、氮化鎵層1013和氮化鋁鎵層1014由下而上依次設(shè)置。

復(fù)合介質(zhì)層1020設(shè)置于所述氮化鎵外延層1010上；本實(shí)施例的所述復(fù)合介質(zhì)層1020材質(zhì)可例如為氮化硅和等離子體增強(qiáng)正硅酸乙脂(peteos)。該氮化硅和等離子體增強(qiáng)正硅酸乙脂屬于一種高介電常數(shù)(high‐k)介質(zhì)。

源極1031、漏極1032和柵極1033設(shè)置于所述復(fù)合介質(zhì)層1020上。具體地，源極1031、漏極1032和柵極1033外形像“釘子”般一部分插入至所述復(fù)合介質(zhì)層1020中，所述源極1031、漏極1032和柵極1033分別貫穿所述復(fù)合介質(zhì)層1020與所述氮化鎵外延層1010連接；而一部分突出于所述復(fù)合介質(zhì)層1020頂部。所述源極1031和/或漏極1032由第一金屬組成；所述第一金屬的組份參見上述實(shí)施例所示。采用第一金屬材質(zhì)形成的源極1031、漏極1032，能夠在器件高溫退火過程中與所述氮化鎵外延層1010中的氮化鎵鋁層1014發(fā)生反應(yīng)，生成合金，從而使得源極1031、漏極1032與氮化鋁鎵層的接觸面的接觸良好，可以有效的降低源極1031、漏極1032與氮化鋁鎵層的接觸電阻；避免出現(xiàn)氮化鎵半導(dǎo)體器件的漏電以及軟擊穿的問題。

優(yōu)選地，所述柵極1033往下延伸入所述氮化鋁鎵層1014中，所述柵極1033底端到所述氮化鋁鎵層1014底部的距離h優(yōu)選為整個(gè)所述氮化鋁鎵層1014的一半。柵極1033由第二金屬組成，所述第二金屬為ni、au合金。

優(yōu)選地，所述柵極1033具有特別的構(gòu)型。結(jié)合圖3b、圖3c和圖3d所示，本實(shí)施例的柵極1033還可以有多種變形。按照氮化鎵半導(dǎo)體器件從下至上的觀察順序看，柵極1033的橫向?qū)挾戎饾u增加，呈現(xiàn)一“倒置梯形”。進(jìn)一步地，柵極1033的“倒置梯形”的部分可以是從柵極接觸孔1023中便呈現(xiàn)從下至上均勻變寬的形狀(如圖3b所示)，在高出復(fù)合介質(zhì)層1020處具有凸出部1033a則突然增加寬度使得完全覆蓋柵極接觸孔1023；或可以是在氮化鋁鎵層1014中的柵極1033部分仍保持矩形構(gòu)造，在氮化鋁鎵層1014以上至柵極接觸孔1014頂部的部分則從下至上均勻變寬(如圖3c所示)；還可以是構(gòu)成可以從柵極接觸孔1023中便呈現(xiàn)從下至上均勻變寬的形狀(如圖3d所示)，在高出復(fù)合介質(zhì)層1020凸出部1033a則寬度保持不變，只增加厚度。

絕緣層1040設(shè)置于漏極1032、柵極1033和一部分源極1031上方，以及裸露出來的全部復(fù)合介質(zhì)層1020上，所述絕緣層1040的材質(zhì)為二氧化硅。其中，絕緣層1040在整個(gè)器件的表面進(jìn)行均勻沉積，各處沉淀的厚度相同。由于源極1031、漏極1032、柵極1033的存在，從而在源極1031與柵極1033之間的絕緣層1040、在柵極1033與漏極1032之間的絕緣層1040是向下凹陷的，可利用磨平工藝使之平整。

還可例如包括有場(chǎng)板金屬層1050，其設(shè)置于所述絕緣層1040上。所述場(chǎng)板金屬層1050貫穿所述絕緣層1040與所述源極1031連接。優(yōu)選地，所述場(chǎng)板金屬層1050的材質(zhì)為鋁硅銅金屬層。

還包括有保護(hù)層1060，具體地，在所述場(chǎng)板金屬層1050，以及所述絕緣層1040表面，還沉積有一保護(hù)層1060。所述保護(hù)層1060包括上下設(shè)置的si3n4鈍化層和peteos氧化層。增加保護(hù)層的結(jié)構(gòu)后，可以隔離空氣中雜質(zhì)靜電和粗糙的護(hù)層表面，減少雜質(zhì)吸附和靜電作用，減小表面漏電，從而提高器件耐壓。

上述氮化鎵半導(dǎo)體器件中的柵極1033的截面有別于現(xiàn)有柵極的“t型”結(jié)構(gòu)，而是呈現(xiàn)上寬下窄的倒置“梯形”構(gòu)造，抑制柵極邊緣的高電場(chǎng)，有效地保證了氮化鎵高壓器件穩(wěn)定的阻斷特性，使器件在經(jīng)過反復(fù)高壓后，依舊能保持良好的可靠性。

本發(fā)明還提供上述氮化鎵半導(dǎo)體器件的制備方法。如圖3e所示，具體步驟包括：

步驟1001：在硅襯底1012上依次沉積氮化鎵層1013和氮化鋁鎵層1014，形成氮化鎵外延層110。氮化鎵是第三代寬禁帶半導(dǎo)體材料，具有大禁帶寬度、高電子飽和速率、高擊穿電場(chǎng)、較高熱導(dǎo)率、耐腐蝕和抗輻射性能等特性、并且在高壓、高頻、高溫、大功率和抗輻照環(huán)境條件下具有較強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，從而是研究短波光電子器件和高壓高頻率大功率器件的最佳材料；其中，大禁帶寬度為3.4電子伏特，高電子飽和速率為2e7厘米每秒，高擊穿電場(chǎng)為1e10～‐3e10伏特每厘米。

然后可以采用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相電積方法，在氮化鎵外延層110的表面上沉積一層氮化硅和等離子體增強(qiáng)正硅酸乙脂(peteos)，形成復(fù)合介質(zhì)層1020。其中，氮化硅和等離子體增強(qiáng)正硅酸乙脂的厚度例如可為2000埃。

步驟1002，對(duì)所述復(fù)合介質(zhì)層1020進(jìn)行干法刻蝕，形成相對(duì)設(shè)置的源極接觸孔21和漏極接觸孔1022。

為了使得所述源極接觸孔1021、漏極接觸孔1022清潔少雜質(zhì)，還包括除雜步驟。具體的，在對(duì)復(fù)合介質(zhì)層1020進(jìn)行干法刻蝕之后，可以先采用“dhf(稀的氫氟酸)+化學(xué)清洗劑sc‐1+化學(xué)清洗劑sc‐2”的方法，例如，可以先采用稀釋后的氫氟酸溶液處理器件，然后采用過氧化氫與氫氧化氨的堿性混合溶液處理器件，再采用過氧化氫與氯化氫的酸性混合溶液處理器件，進(jìn)而可以去除整個(gè)器件的表面上的雜質(zhì)物。

步驟1003，在本實(shí)施例中，在源極接觸孔1021和漏極接觸孔1022內(nèi)、以及復(fù)合介質(zhì)層1020的表面上沉積第一金屬1021。

具體地，可以采用磁控濺射鍍膜工藝，在源極接觸孔和漏極接觸孔內(nèi)、以及復(fù)合介質(zhì)層的表面上，依次沉積第一鈦金屬層、鋁金屬層、第二鈦金屬層和氮化鈦層，以形成第一金屬；其中，第一鈦金屬層的厚度可例如為200埃，鋁金屬層的厚度可例如為10200埃，第二鈦金屬層的厚度可例如為200埃，氮化鈦層的厚度可例如為200埃。

對(duì)第一金屬進(jìn)行光刻和刻蝕，形成歐姆接觸電極窗口1019。

對(duì)第一金屬進(jìn)行光刻和刻蝕，其中光刻的程序包括了涂膠、曝光和顯影，從而可以形成一個(gè)歐姆接觸電極窗口1019；透過歐姆接觸電極窗口1019，可以看到復(fù)合介質(zhì)層1020的部分表面。如此，源極接觸孔1021上的第一金屬構(gòu)成了器件的源極1031，漏極接觸孔1022上的第一金屬構(gòu)成了器件的漏極1032。此時(shí)，為了能清楚表達(dá)本發(fā)明過程，命名此時(shí)獲得的器件為第一組件。

步驟1004，對(duì)整個(gè)第一組件進(jìn)行高溫退火處理，以通過相互接觸的刻蝕后的第一金屬與氮化鋁鎵層1014進(jìn)行反應(yīng)之后形成合金。

在本實(shí)施例中，具體的，在反應(yīng)爐中通入氮?dú)鈿怏w，在840～850℃的環(huán)境下對(duì)整個(gè)第一組件進(jìn)行30秒的高溫退火處理，從而刻蝕后的第一金屬會(huì)成為合金，并且相互接觸的刻蝕后的第一金屬與氮化鋁鎵層1014進(jìn)行反應(yīng)之后也可以在其接觸面上也形成合金，從而可以降低第一金屬與氮化鋁鎵層1014之間的接觸電阻。即，降低源極1031、漏極1032與氮化鋁鎵層14之間的接觸電阻。

步驟1005，通過歐姆接觸電極窗口1019，對(duì)復(fù)合介質(zhì)層1020和氮化鋁鎵層1014進(jìn)行干法刻蝕，形成柵極接觸孔1023，其中，柵極接觸孔1023的底部與氮化鋁鎵層1014的底部具有預(yù)設(shè)距離。

在本實(shí)施例中，采用干法刻蝕的方法，通過歐姆接觸電極窗口1019，對(duì)復(fù)合介質(zhì)層1020以及部分的氮化鋁鎵層1014，進(jìn)行干法刻蝕，進(jìn)而在第一器件上形成一個(gè)柵極接觸孔1023。其中，柵極接觸孔1023完全的穿透了復(fù)合介質(zhì)層1020，并穿過部分的氮化鋁鎵層1014，使得柵極接觸孔1023的底部與氮化鋁鎵層1014的底部的距離h優(yōu)選為氮化鋁鎵層1014的一半。進(jìn)一步地，刻蝕時(shí)使得柵極接觸孔1023呈現(xiàn)一上寬下窄的、倒置的梯形。在本實(shí)施例中，形成一個(gè)柵極接觸孔1023之后，柵極接觸孔1023內(nèi)會(huì)存在雜質(zhì)、顆粒以及離子等雜質(zhì)物，從而可以采用鹽酸溶液清洗柵極接觸孔1020，將柵極接觸孔1020內(nèi)的雜質(zhì)物去除掉。

本實(shí)施例通過在對(duì)復(fù)合介質(zhì)層1020進(jìn)行干法刻蝕之后，采用dhf+sc1+sc2的方法去除器件上的雜質(zhì)物；并形成柵極接觸孔1023之后，采用鹽酸溶液將柵極接觸孔1023內(nèi)的雜質(zhì)物去除掉。從而可以有效的保證了復(fù)合介質(zhì)層的表面以及柵極接觸孔1023內(nèi)的清潔，進(jìn)而保證了氮化鎵半導(dǎo)體器件的性能。

步驟1006、在本實(shí)施例中，具體的，采用磁控濺射鍍膜工藝，在柵極接觸孔1023和柵極接觸孔1023的外邊緣沉積ni/au作為第二金屬，金屬厚度為0.01～0.04μm/0.08～0.4μm；從而構(gòu)成了柵極1033。此時(shí)，為了更清楚表達(dá)本發(fā)明內(nèi)容，命名此時(shí)獲得的器件為第二組件。

步驟1007，在整個(gè)第二組件的表面沉積一層絕緣層1040。

在本實(shí)施例中，具體的，在整個(gè)第二組件的表面沉積一層二氧化硅(sio2)，厚度可例如為5000埃，形成二氧化硅層作為一層絕緣層1040。其中，二氧化硅在整個(gè)器件的表面進(jìn)行均勻沉積，各處厚度相同，由于源極1031、漏極1032和柵極1033的存在，從而在源極1031與柵極1033之間的絕緣層1040、在柵極1033與漏極1032之間的絕緣層1040是向下凹陷的，可利用磨平工藝使之平整。

步驟1008，對(duì)源極接觸孔1031上方的絕緣層1040進(jìn)行干法刻蝕之后，形成開孔1041。所述柵極1033具有凸出于所述柵極接觸孔1023外的凸出部1033a，所述開孔1041的寬度小于所述凸出部1033a的寬度。

步驟1009，在開孔1041內(nèi)、以及從源極接觸孔1031延伸至柵極接觸孔1023上方的絕緣層1040上沉積場(chǎng)板金屬1050，形成場(chǎng)板金屬層1050。

在本實(shí)施例中，具體的，可以采用磁控濺射鍍膜工藝，在開孔1041內(nèi)、以及從源極接觸孔1021的外邊緣的第一金屬直至柵極接觸孔1023的外邊緣的第一金屬上方的復(fù)合介質(zhì)層1020上沉積場(chǎng)板金屬，厚度可例如為10000埃，從而形成場(chǎng)板金屬層1050。場(chǎng)板金屬層1050的厚度是均勻的，場(chǎng)板金屬層1050在開孔1041的位置處、以及源極接觸孔1021與柵極接觸孔1023之間的位置處的是向下凹陷的，通過在后續(xù)步驟的磨平工藝可使之平整。

步驟1010，采用磁控濺射鍍膜工藝在所述場(chǎng)板金屬層1050、絕緣層1040的表面依次沉積一氮化硅層和peteos氧化層。

本實(shí)施例增加保護(hù)層的結(jié)構(gòu)后，可以隔離空氣中雜質(zhì)靜電和粗糙的護(hù)層表面，減少雜質(zhì)吸附和靜電作用，減小表面漏電，從而提高器件耐壓。本實(shí)施例獲得的氮化鎵半導(dǎo)體器件可應(yīng)用于電力電子元件、濾波器、無線電通信元件等技術(shù)領(lǐng)域中，具有良好的應(yīng)用前景。

最后應(yīng)說明的是：以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。