介質(zhì)調(diào)制復(fù)合交疊柵功率器件的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種介質(zhì)調(diào)制復(fù)合交疊柵功率器件，主要解決現(xiàn)有場(chǎng)板技術(shù)在實(shí)現(xiàn)高擊穿電壓時(shí)工藝復(fù)雜的問(wèn)題。其包括：襯底(1)、過(guò)渡層(2)、勢(shì)壘層(3)、臺(tái)面(6)、絕緣介質(zhì)層(7)、鈍化層(8)和保護(hù)層(13)，勢(shì)壘層(3)上淀積有源極(4)與漏極(5)，鈍化層(8)內(nèi)刻有柵槽(9)與凹槽(10)，其中柵槽靠近源極，凹槽靠近漏極，且柵槽的深度等于鈍化層的厚度，凹槽(10)中完全填充有高介電常數(shù)介質(zhì)(11)，在柵槽內(nèi)、柵槽與漏極之間的鈍化層上部及高介電常數(shù)介質(zhì)上部淀積有交疊柵(12)，高介電常數(shù)介質(zhì)與交疊柵構(gòu)成復(fù)合交疊柵。本發(fā)明具有工藝簡(jiǎn)單、擊穿電壓高、場(chǎng)板效率高、可靠性高和成品率高的優(yōu)點(diǎn)。
【專利說(shuō)明】介質(zhì)調(diào)制復(fù)合交疊柵功率器件

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于微電子【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及半導(dǎo)體器件，特別是介質(zhì)調(diào)制復(fù)合交疊柵功率 器件，可作為電力電子系統(tǒng)的基本器件。 技術(shù)背景
[0002] 功率半導(dǎo)體器件是電力電子系統(tǒng)的重要元件，是進(jìn)行電能處理的有效工具。近年 來(lái)，隨著能源和環(huán)境問(wèn)題的日益突出，研發(fā)新型高性能、低損耗功率器件已成為提高電能利 用率、節(jié)約能源、緩解能源危機(jī)的有效途徑之一。然而，在功率器件研究中，高速、高壓與低 導(dǎo)通電阻之間存在著嚴(yán)重的制約關(guān)系，合理、有效地改進(jìn)這種制約關(guān)系是提高器件整體性 能的關(guān)鍵。隨著市場(chǎng)不斷對(duì)功率系統(tǒng)提出更高效率、更小體積、更高頻率的要求，傳統(tǒng)Si基 半導(dǎo)體功率器件性能已逼近其理論極限。為了能進(jìn)一步減少芯片面積、提高工作頻率、提高 工作溫度、降低導(dǎo)通電阻、提高擊穿電壓、降低整機(jī)體積、提高整機(jī)效率，以氮化鎵為代表的 寬禁帶半導(dǎo)體材料，憑借其更大的禁帶寬度、更高的臨界擊穿電場(chǎng)和更高的電子飽和漂移 速度，且化學(xué)性能穩(wěn)定、耐高溫、抗輻射等突出優(yōu)點(diǎn)，在制備高性能功率器件方面脫穎而出， 應(yīng)用潛力巨大。特別是采用GaN基異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)的高電子遷移率晶體管，即GaN基HEMT器件， 更是因其低導(dǎo)通電阻、高工作頻率等特性，能滿足下一代電子裝備對(duì)功率器件更大功率、更 高頻率、更小體積和更惡劣高溫工作的要求，在經(jīng)濟(jì)和軍事領(lǐng)域具有廣闊和特殊的應(yīng)用前 旦 -5^ 〇
[0003] 然而，常規(guī)GaN基HEMT器件結(jié)構(gòu)上存在固有缺陷，會(huì)導(dǎo)致器件溝道電場(chǎng)強(qiáng)度呈畸 形分布，尤其是在器件柵極靠近漏極附近存在極高電場(chǎng)峰值。導(dǎo)致實(shí)際的GaN基HEMT器件 的擊穿電壓往往遠(yuǎn)低于理論期望值，且存在電流崩塌、逆壓電效應(yīng)等可靠性問(wèn)題，嚴(yán)重制約 了在電力電子領(lǐng)域中的應(yīng)用和發(fā)展。為了解決以上問(wèn)題，國(guó)內(nèi)外研究者們提出了眾多方法， 而場(chǎng)板結(jié)構(gòu)是其中效果最為顯著、應(yīng)用最為廣泛的一種。2000年美國(guó)UCSB的N. Q. Zhang 等人首次將場(chǎng)板結(jié)構(gòu)成功應(yīng)用于GaN基HEMT功率器件中，研制出交疊柵器件，飽和輸出電 流為500mA/mm，關(guān)態(tài)擊穿電壓可達(dá)570V，這是當(dāng)時(shí)所報(bào)道擊穿電壓最高的GaN器件，參見(jiàn) High breakdown GaN HEMT with overlapping gate structure, IEEE Electron Device Letters，Vol. 21，No. 9, pp. 421-423, 2000。隨后，各國(guó)研究機(jī)構(gòu)紛紛展開(kāi)了相關(guān)的研究工 作，而美國(guó)和日本是該領(lǐng)域中的主要領(lǐng)跑者。在美國(guó)，主要是UCSB、南卡大學(xué)、康奈爾大學(xué) 以及著名的電力電子器件制造商IR公司等從事該項(xiàng)研究。日本相對(duì)起步較晚，但他們對(duì) 這方面的工作非常重視，資金投入力度大，從事機(jī)構(gòu)眾多，包括：東芝、古河、松下、豐田和富 士等大公司。隨著研究的深入，研究者們發(fā)現(xiàn)相應(yīng)地增加場(chǎng)板長(zhǎng)度，可以提高器件擊穿電 壓。但場(chǎng)板長(zhǎng)度的增加會(huì)使場(chǎng)板效率，即擊穿電壓比場(chǎng)板長(zhǎng)度，不斷減小，也就是場(chǎng)板提高 器件擊穿電壓的能力隨著場(chǎng)板長(zhǎng)度的增加逐漸趨于飽和，參見(jiàn)Enhancement of breakdown voltage in AlGaN/GaN high electron mobility transistors using a field plate, IEEE Transactions on Electron Devices, Vol. 48, No. 8, pp. 1515-1521，2001,以及Development and characteristic analysis of a field-plated Al2O3AlInN/GaN MOS HEMT, Chinese Physics B, VoL 20, No. 1，ρρ· 0172031-0172035, 2011。因此，為了進(jìn)一步提高器件擊穿電 壓，同時(shí)兼顧場(chǎng)板效率，2008年日本東芝公司的Wataru Saito等人采用柵場(chǎng)板和源場(chǎng)板的 雙層場(chǎng)板結(jié)構(gòu)研制出了雙層場(chǎng)板絕緣柵型GaN基HEMT器件，該器件擊穿電壓高達(dá)940V，最 大輸出電流高達(dá)4· 4Α，參見(jiàn)A 130-W Boost Converter Operation Using a High-Voltage GaN-HEMT, IEEE Electron Device Letters, Vol. 29, No. 1，pp. 8-10, 2008。這種雙層場(chǎng)板結(jié) 構(gòu)已成為當(dāng)前國(guó)際上用來(lái)改善GaN基功率器件擊穿特性，提高器件整體性能的主流場(chǎng)板技 術(shù)。然而，GaN基雙層場(chǎng)板HEMT器件的結(jié)構(gòu)和制造工藝過(guò)于復(fù)雜，制造成本高，每一層場(chǎng)板 的制作都需要光刻、淀積金屬、淀積鈍化介質(zhì)等工藝步驟。而且要優(yōu)化各層場(chǎng)板下介質(zhì)材料 厚度以實(shí)現(xiàn)擊穿電壓最大化，必須進(jìn)行繁瑣的工藝調(diào)試和優(yōu)化，因此大大增加了器件制造 的難度，降低了器件的成品率。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于克服上述已有技術(shù)的不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、擊穿電壓高、場(chǎng) 板效率高和可靠性高的介質(zhì)調(diào)制復(fù)合交疊柵功率器件，以減小器件的制作難度，改善器件 的擊穿特性和可靠性，提高器件的成品率。
[0005] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的器件結(jié)構(gòu)采用GaN基寬禁帶半導(dǎo)體材料構(gòu)成的異 質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)，自下而上包括：襯底、過(guò)渡層、勢(shì)壘層、絕緣介質(zhì)層、鈍化層和保護(hù)層，勢(shì)壘層的上 面淀積有源極與漏極，勢(shì)壘層的側(cè)面刻有臺(tái)面，且臺(tái)面的深度大于勢(shì)壘層的厚度，其特征在 于，在源極與漏極之間的鈍化層內(nèi)刻有柵槽與凹槽，其中柵槽靠近源極，凹槽靠近漏極，且 柵槽的深度等于鈍化層的厚度，柵槽內(nèi)、柵槽與漏極之間的鈍化層上及高介電常數(shù)介質(zhì)上 淀積有交疊柵，在凹槽內(nèi)完全填充有高介電常數(shù)介質(zhì)，該交疊柵與高介電常數(shù)介質(zhì)構(gòu)成復(fù) 合交疊柵。
[0006] 作為優(yōu)選，所述的絕緣介質(zhì)層的厚度e為2?63nm。
[0007] 作為優(yōu)選，所述的凹槽深度s為0. 26?9. 7 μ m，寬度b為0. 59?8. 1 μ m。
[0008] 作為優(yōu)選，所述的凹槽底部與絕緣介質(zhì)層之間的距離d為0. 083?0. 78 μ m。
[0009] 作為優(yōu)選，所述的交疊柵靠近漏極一側(cè)邊緣與凹槽靠近漏極一側(cè)邊緣之間的距離 c 為 0· 8 ?9. 9 μ m。
[0010] 作為優(yōu)選，所述的凹槽靠近柵槽一側(cè)邊緣與柵槽靠近漏極一側(cè)邊緣之間的距離a 為SX(d+eX e2/ei+SX ε2/ε3)°_5，其中s為凹槽深度，d為凹槽底部與絕緣介質(zhì)層之間的 距離，e為絕緣介質(zhì)層厚度，S 1為絕緣介質(zhì)層的相對(duì)介電常數(shù)，82為鈍化層的相對(duì)介電常 數(shù)，83為高介電常數(shù)介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)。
[0011] 作為優(yōu)選，所述的鈍化層的相對(duì)介電常數(shù)ε2和高介電常數(shù)介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù) ε 3的取值范圍為1. 5?2000,且ε 2〈 ε 3。
[0012] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明制作介質(zhì)調(diào)制復(fù)合交疊柵功率器件的方法，包括如下過(guò) 程：
[0013] 1)在襯底上外延GaN基寬禁帶半導(dǎo)體材料，形成過(guò)渡層；
[0014] 2)在過(guò)渡層上外延GaN基寬禁帶半導(dǎo)體材料，形成勢(shì)壘層；
[0015] 3)在勢(shì)壘層上第一次制作掩膜，利用該掩膜在勢(shì)壘層的兩端淀積金屬，再在N2氣 氛中進(jìn)行快速熱退火，分別制作源極與漏極；
[0016] 4)在勢(shì)壘層上第二次制作掩膜，利用該掩膜在源極左側(cè)與漏極右側(cè)的勢(shì)壘層上進(jìn) 行刻蝕，且刻蝕區(qū)深度大于勢(shì)壘層厚度，形成臺(tái)面；
[0017] 5)分別在源極上部、漏極上部以及源極與漏極之間的勢(shì)壘層上部淀積厚度e為 2?63nm的絕緣介質(zhì)層；
[0018] 6)在絕緣介質(zhì)層上部淀積絕緣介質(zhì)材料，以制作鈍化層；
[0019] 7)在鈍化層上第三次制作掩膜，利用該掩膜在源極與漏極之間的鈍化層內(nèi)進(jìn)行刻 蝕，且刻蝕至絕緣介質(zhì)層的上表面為止，以制作柵槽；
[0020] 8)在鈍化層上第四次制作掩膜，利用該掩膜在柵槽與漏極之間的鈍化層內(nèi)進(jìn)行刻 蝕，以制作深度s為0. 26?9. 7 μ m，寬度b為0. 59?8. 1 μ m的凹槽，凹槽底部與絕緣介質(zhì) 層之間的距離d為0. 083?0. 78 μ m，該凹槽靠近柵槽一側(cè)邊緣與柵槽靠近漏極一側(cè)邊緣之 間的距離a為SX(d+eX e2/ei+SX ε2/ε3)°_5,其中s為凹槽的深度，d為凹槽底部與絕緣 介質(zhì)層之間的距離，e為絕緣介質(zhì)層厚度，S 1為絕緣介質(zhì)層的相對(duì)介電常數(shù)，82為鈍化層 的相對(duì)介電常數(shù)，ε 3為高介電常數(shù)介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)；
[0021] 9)在鈍化層上第五次制作掩膜，利用該掩膜在凹槽內(nèi)淀積高介電常數(shù)介質(zhì)，所淀 積的高介電常數(shù)介質(zhì)要完全填充凹槽；
[0022] 10)在鈍化層上第六次制作掩膜，利用該掩膜在柵槽內(nèi)、柵槽與漏極之間的鈍化層 上及高介電常數(shù)介質(zhì)上部淀積厚度為〇. 3?2 μ m的金屬，以制作交疊柵，凹槽靠近漏極一 側(cè)邊緣與交疊柵靠近漏極一側(cè)邊緣之間的距離c為0. 8?9. 9 μ m,交疊柵與高介電常數(shù)介 質(zhì)構(gòu)成復(fù)合交疊柵；
[0023] 11)在交疊柵上部和鈍化層的其它區(qū)域上部淀積絕緣介質(zhì)材料，形成保護(hù)層，完成 整個(gè)器件的制作。
[0024] 本發(fā)明器件與采用傳統(tǒng)柵場(chǎng)板的功率器件比較具有以下優(yōu)點(diǎn)：
[0025] 1.進(jìn)一步提高了擊穿電壓。
[0026] 本發(fā)明由于采用介質(zhì)調(diào)制復(fù)合交疊柵結(jié)構(gòu)，使器件在處于工作狀態(tài)尤其是處于關(guān) 態(tài)的工作狀態(tài)時(shí)，勢(shì)壘層表面電勢(shì)從柵槽靠近漏極一側(cè)邊緣到漏極逐漸升高，從而增加了 勢(shì)壘層中耗盡區(qū)，即高阻區(qū)，的面積，改善了耗盡區(qū)的分布，促使柵槽靠近漏極一側(cè)邊緣與 漏極之間勢(shì)壘層中的耗盡區(qū)承擔(dān)更大的漏源電壓，從而大大提高了器件的擊穿電壓。
[0027] 2.進(jìn)一步減小了交疊柵的泄漏電流，提高了器件可靠性。
[0028] 本發(fā)明由于采用介質(zhì)調(diào)制復(fù)合交疊柵結(jié)構(gòu)，使器件勢(shì)壘層耗盡區(qū)中電場(chǎng)線的分布 得到了更有效的調(diào)制，器件中交疊柵靠近漏極一側(cè)的邊緣、柵槽靠近漏極一側(cè)邊緣以及凹 槽靠近漏極一側(cè)的邊緣都會(huì)產(chǎn)生一個(gè)電場(chǎng)峰值，而且通過(guò)調(diào)整交疊柵下方鈍化層的厚度、 凹槽深度和寬度、高介電常數(shù)介質(zhì)材料類型、凹槽靠近柵槽一側(cè)邊緣與柵槽靠近漏極一側(cè) 邊緣之間的距離以及凹槽靠近漏極一側(cè)邊緣與交疊柵靠近漏極一側(cè)邊緣之間的距離，可以 使得上述各個(gè)電場(chǎng)峰值相等且小于GaN基寬禁帶半導(dǎo)體材料的擊穿電場(chǎng)，從而最大限度地 減少了柵槽靠近漏極一側(cè)的邊緣所收集的電場(chǎng)線，有效地降低了該處的電場(chǎng)，大大減小了 交疊柵的泄漏電流，使得器件的可靠性和擊穿特性均得到了顯著增強(qiáng)。
[0029] 3.工藝簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)，提高了成品率。
[0030] 本發(fā)明器件結(jié)構(gòu)中的交疊柵的制作只需一步工藝便可完成，避免了傳統(tǒng)的堆層場(chǎng) 板結(jié)構(gòu)所帶來(lái)的工藝復(fù)雜化問(wèn)題，大大提高了器件的成品率。
[0031] 仿真結(jié)果表明，本發(fā)明器件的擊穿電壓遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于采用傳統(tǒng)柵場(chǎng)板的功率器件的擊 穿電壓。
[0032] 以下結(jié)合附圖和實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容和效果。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0033] 圖1是采用傳統(tǒng)柵場(chǎng)板的功率器件結(jié)構(gòu)圖；
[0034] 圖2是本發(fā)明介質(zhì)調(diào)制復(fù)合交疊柵功率器件的結(jié)構(gòu)圖；
[0035] 圖3是本發(fā)明介質(zhì)調(diào)制復(fù)合交疊柵功率器件的制作流程圖；
[0036] 圖4是對(duì)傳統(tǒng)器件及本發(fā)明器件仿真所得的勢(shì)壘層中電場(chǎng)曲線圖；
[0037] 圖5是對(duì)傳統(tǒng)器件及本發(fā)明器件仿真所得的擊穿曲線圖。

【具體實(shí)施方式】
[0038] 參照?qǐng)D2,本發(fā)明介質(zhì)調(diào)制復(fù)合交疊柵功率器件是基于GaN基寬禁帶半導(dǎo)體異質(zhì) 結(jié)結(jié)構(gòu)，其包括：襯底1、過(guò)渡層2、勢(shì)壘層3、源極4、漏極5、臺(tái)面6、絕緣介質(zhì)層7、鈍化層8、 柵槽9、凹槽10、高介電常數(shù)介質(zhì)11、交疊柵12與保護(hù)層13。襯底1、過(guò)渡層2與勢(shì)壘層3 為自下而上分布，源極4和漏極5淀積在勢(shì)壘層3上，臺(tái)面6制作在源極左側(cè)及漏極右側(cè)， 該臺(tái)面深度大于勢(shì)壘層厚度，絕緣介質(zhì)層7分別覆蓋在源極上部、漏極上部以及源極與漏 極之間的勢(shì)魚(yú)層上部，絕緣介質(zhì)層的厚度e為2?63nm ;鈍化層8位于絕緣介質(zhì)層7上部。 柵槽9刻蝕在源極和漏極之間的鈍化層內(nèi)，該柵槽的深度等于鈍化層的厚度。凹槽10位于 鈍化層8內(nèi)，凹槽深度s為0· 26?9. 7 μ m，寬度b為0· 59?8. 1 μ m，凹槽底部與絕緣介質(zhì) 層之間的距離d為0. 083?0. 78 μ m，高介電常數(shù)介質(zhì)11完全填充凹槽，且高介電常數(shù)介 質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)大于鈍化層的相對(duì)介電常數(shù)，凹槽靠近柵槽一側(cè)邊緣與柵槽靠近漏極一 側(cè)邊緣之間的距離a、凹槽深度s、凹槽底部與絕緣介質(zhì)層之間的距離d以及絕緣介質(zhì)層厚 度e滿足關(guān)系a = sX (d+eX ε 2/ ε fsX ε 2/ ε 3)°_5,其中ε i為絕緣介質(zhì)層的相對(duì)介電常 數(shù)，ε2為鈍化層的相對(duì)介電常數(shù)，ε3為高介電常數(shù)介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)。交疊柵12淀積 在柵槽內(nèi)、柵槽與漏極之間的鈍化層上部及高介電常數(shù)介質(zhì)上部。交疊柵靠近漏極一側(cè)邊 緣與凹槽靠近漏極一側(cè)邊緣之間的距離c為0. 8?9. 9 μ m，交疊柵與高介電常數(shù)介質(zhì)構(gòu)成 復(fù)合交疊柵。保護(hù)層13位于交疊柵上部以及鈍化層的其它區(qū)域上部。
[0039] 上述器件的襯底1采用藍(lán)寶石或碳化硅或硅材料；過(guò)渡層2由若干層相同或不同 的GaN基寬禁帶半導(dǎo)體材料組成，其厚度為1?5 μ m ;勢(shì)壘層3由若干層相同或不同的GaN 基寬禁帶半導(dǎo)體材料組成，其厚度為5?50nm ;絕緣介質(zhì)層7、鈍化層8以及保護(hù)層13均可 以采用Si02、SiN、Al20 3、Hf02、La2O3JiO2中的任意一種或其它絕緣介質(zhì)材料，絕緣介質(zhì)層7 的厚度e為2?63nm ;鈍化層8的厚度為凹槽深度s和凹槽底部與絕緣介質(zhì)層之間的距離 d之和，即0. 343?10. 48 μ m ;保護(hù)層的厚度為0. 31?5. 9 μ m ;高介電常數(shù)介質(zhì)11可以采 用Al203、Hf02、La 203、Ti02、SrTi03中的任意一種或其它高介電常數(shù)絕緣介質(zhì)材料；鈍化層8 的相對(duì)介電常數(shù)ε 2和高介電常數(shù)介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)ε3的取值范圍為1.5?2000,且 ε 2〈 ε 3 ;交疊柵12采用三層不同金屬的組合構(gòu)成，其厚度為0. 3?2 μ m。
[0040] 參照?qǐng)D3,本發(fā)明制作介質(zhì)調(diào)制復(fù)合交疊柵功率器件的過(guò)程，給出如下三種實(shí)施 例：
[0041] 實(shí)施例一：制作襯底為藍(lán)寶石，絕緣介質(zhì)層為SiO2，鈍化層為Al2O 3，保護(hù)層為SiN， 高介電常數(shù)介質(zhì)為HfO2，交疊柵為Ti/Mo/Au金屬組合的介質(zhì)調(diào)制復(fù)合交疊柵功率器件。
[0042] 步驟1.在藍(lán)寶石襯底1上自下而上外延GaN材料制作過(guò)渡層2,如圖3a。
[0043] 使用金屬有機(jī)物化學(xué)氣相淀積技術(shù)在藍(lán)寶石襯底1上外延厚度為1 μ m的未摻雜 過(guò)渡層2,該過(guò)渡層自下而上由厚度分別為30nm和0. 97 μ m的GaN材料構(gòu)成。外延下層GaN 材料采用的工藝條件為：溫度為530°C，壓強(qiáng)為45T〇rr，氫氣流量為440〇SCCm，氨氣流量為 440〇 SCCm，鎵源流量為22 μ mol/min ;外延上層GaN材料采用的工藝條件為：溫度為960°C， 壓強(qiáng)為45Torr，氫氣流量為4400sccm，氨氣流量為4400sccm，鎵源流量為130ymol/min。
[0044] 步驟2.在GaN過(guò)渡層2上淀積未摻雜的Ala5Gaa5N制作勢(shì)壘層3,如圖3b。
[0045] 使用金屬有機(jī)物化學(xué)氣相淀積技術(shù)在GaN過(guò)渡層2上淀積厚度為5nm，且鋁組分為 〇. 5的未摻雜Ala5Gaa5N勢(shì)壘層3,其采用的工藝條件為：溫度為980°C，壓強(qiáng)為45T 〇rr，氫 氣流量為4400sccm，氨氣流量為4400sccm，鎵源流量為35 μ mol/min，鋁源流量為7 μ mol/ min〇
[0046] 步驟3.在勢(shì)魚(yú)層3的兩端淀積金屬Ti/Al/Ni/Au制作源極4與漏極5,如圖3c。
[0047] 在Ala5Gaa5N勢(shì)壘層3上第一次制作掩膜，使用電子束蒸發(fā)技術(shù)在其兩 端淀積金屬，再在N 2氣氛中進(jìn)行快速熱退火，制作源極4和漏極5,其中所淀積 的金屬為Ti/Al/Ni/Au金屬組合，即自下而上分別為Ti、Al、Ni與Au,其厚度為 0. 018 μ m/0. 135 μ m/0. 046 μ m/0. 052 μ m。淀積金屬采用的工藝條件為：真空度小于 1. 8 X 10_3Pa，功率范圍為200?1000W，蒸發(fā)速率小于3A/s;快速熱退火采用的工藝條件為： 溫度為850°C，時(shí)間為35s。
[0048] 步驟4.在源極左邊與漏極右邊的勢(shì)壘層上進(jìn)行刻蝕制作臺(tái)面6,如圖3d。
[0049] 在Ala5Gaa5N勢(shì)壘層3上第二次制作掩膜，使用反應(yīng)離子刻蝕技術(shù)在源極左邊與 漏極右邊的勢(shì)壘層上進(jìn)行刻蝕，形成臺(tái)面6,刻蝕深度為10nm?？涛g采用的工藝條件為：Cl 2 流量為15sccm，壓強(qiáng)為IOmTorr,功率為100W。
[0050] 步驟5.在源極上部、漏極上部、源極與漏極之間的勢(shì)壘層3上部淀積SiO2絕緣介 質(zhì)層7,如圖3e。
[0051] 使用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相淀積技術(shù)分別覆蓋源極上部、漏極上部、源極與漏極 之間的Al a5Gaa5N勢(shì)壘層上部，完成淀積厚度e為2nm的SiO2絕緣介質(zhì)層7。淀積絕緣介 質(zhì)層采用的工藝條件為：氣體為N 2O及SiH4，氣體流量分別為85〇SCCm和20〇SCCm，溫度為 250°C，RF 功率 25W，壓強(qiáng)為 1300mTorr。
[0052] 步驟6.在絕緣介質(zhì)層7上部淀積Al2O3鈍化層8,如圖3f。
[0053] 使用原子層淀積技術(shù)覆蓋絕緣介質(zhì)層7上部，完成淀積厚度為0. 343 μ m的Al2O3 鈍化層8。淀積鈍化層采用的工藝條件為：以TM和H2O為反應(yīng)源，載氣為N2，載氣流量為 200sccm，襯底溫度為300°C，氣壓為700Pa。
[0054] 步驟7.在源極4與漏極5之間的鈍化層內(nèi)進(jìn)行刻蝕，且刻蝕至絕緣介質(zhì)層的上表 面為止，制作柵槽9,如圖3g。
[0055] 在鈍化層8上第三次制作掩膜，使用反應(yīng)離子刻蝕技術(shù)在源極4與漏極5之間的 鈍化層內(nèi)進(jìn)行刻蝕，且刻蝕至絕緣介質(zhì)層的上表面為止，以制作柵槽9?？涛g采用的工藝條 件為：CF 4流量為45sccm，O2流量為5sccm，壓強(qiáng)為15mTorr，功率為250W。
[0056] 步驟8.在柵槽9與漏極5之間的鈍化層內(nèi)進(jìn)行刻蝕制作凹槽10,如圖3h。
[0057] 在鈍化層8上第四次制作掩膜，使用反應(yīng)離子刻蝕技術(shù)在柵槽9與漏極5之間的 鈍化層內(nèi)進(jìn)行刻蝕，以制作凹槽10,其中凹槽深度s為0. 26 μ m，寬度b為0. 59 μ m，凹槽底 部與絕緣介質(zhì)層之間的距離d為0. 083 μ m，凹槽靠近柵槽一側(cè)邊緣與柵槽靠近漏極一側(cè)邊 緣之間的距離a為0· 11 μ m?？涛g采用的工藝條件為：CF4流量為45sCCm，02流量為5s CCm， 壓強(qiáng)為15mTorr，功率為250W。
[0058] 步驟9.在凹槽10內(nèi)淀積HfO2高介電常數(shù)介質(zhì)11，并完全填充凹槽10,如圖3i。
[0059] 在鈍化層8上第五次制作掩膜，使用射頻磁控反應(yīng)濺射技術(shù)在凹槽10內(nèi)淀積HfO2 高介電常數(shù)介質(zhì)11，所淀積HfO2高介電常數(shù)介質(zhì)要完全填充凹槽10。淀積HfO2高介電常 數(shù)介質(zhì)采用的工藝條件為：反應(yīng)室濺射氣壓保持在〇. IPa左右，OjPAr的流量分別為Isccm 和8sccm，基片溫度固定在200°C，Hf靶射頻功率為150W。
[0060] 步驟10.在柵槽內(nèi)、柵槽與漏極之間的鈍化層上部及高介電常數(shù)介質(zhì)11上部淀積 金屬Ti/Mo/Au制作制作交疊柵12,如圖3j。
[0061] 在鈍化層8上第六次制作掩膜，使用電子束蒸發(fā)技術(shù)在柵槽內(nèi)、柵槽與漏極之間 的鈍化層上部及高介電常數(shù)介質(zhì)上部淀積金屬制作交疊柵12,所淀積的金屬為Ti/Mo/Au 金屬組合，即下層為Ti、中層為Mo、上層為Au,其厚度為0. 15 μ m/0. 09 μ m/0. 06 μ m，凹槽靠 近漏極一側(cè)邊緣與交疊柵靠近漏極一側(cè)邊緣之間的距離c為0. 8 μ m,交疊柵與高介電常數(shù) 介質(zhì)構(gòu)成復(fù)合交疊柵。淀積金屬采用的工藝條件為：真空度小于1.8X KT3Pa,功率范圍為 200?1000W，蒸發(fā)速率小于3A/s。
[0062] 步驟11.在交疊柵12上部以及鈍化層8的其它區(qū)域上部淀積SiN制作保護(hù)層13， 如圖3k。
[0063] 使用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相淀積技術(shù)在交疊柵12上部與鈍化層8的其它區(qū)域上 部淀積SiN制作保護(hù)層13,其厚度為0. 31 μ m，從而完成整個(gè)器件的制作，淀積保護(hù)層采用 的工藝條件為：氣體為NH3、N2及SiH 4，氣體流量分別為2. 5sccm、950sccm和250sccm，溫度、 RF功率和壓強(qiáng)分別為300°C、25W和950mTorr。
[0064] 實(shí)施例二：制作襯底為碳化硅，絕緣介質(zhì)層為HfO2，鈍化層為SiO2，保護(hù)層為SiN， 高介電常數(shù)介質(zhì)為Al 2O3，交疊柵為Ti/Ni/Au金屬組合的介質(zhì)調(diào)制復(fù)合交疊柵功率器件。
[0065] 步驟一.在碳化硅襯底1上自下而上外延AlN與GaN材料制作過(guò)渡層2,如圖3a。
[0066] I. 1)使用金屬有機(jī)物化學(xué)氣相淀積技術(shù)在碳化娃襯底1上外延厚度為50nm的 未摻雜的AlN材料；其外延的工藝條件為：溫度為1000°C，壓強(qiáng)為45T 〇rr，氫氣流量為 4600sccm，氨氣流量為4600sccm，錯(cuò)源流量為5ymol/min ;
[0067] 1. 2)使用金屬有機(jī)物化學(xué)氣相淀積技術(shù)在AlN材料上外延厚度為2. 45 μ m的GaN 材料，完成過(guò)渡層2的制作；其外延的工藝條件為：溫度為1000°C，壓強(qiáng)為45T〇rr，氫氣流 量為4600sccm，氨氣流量為4600sccm，鎵源流量為130ymol/min。
[0068] 本步驟的外延不局限于金屬有機(jī)物化學(xué)氣相淀積技術(shù)，也可以采用分子束外延技 術(shù)或氫化物氣相外延技術(shù)。
[0069] 步驟二·在過(guò)渡層2上自下而上外延Ala3Gaa7N和GaN材料制作勢(shì)壘層3,如圖 3b 〇
[0070] 2. 1)使用金屬有機(jī)物化學(xué)氣相淀積技術(shù)在過(guò)渡層2上淀積厚度為27nm、鋁組分為 0. 3的Ala3Gaa7N材料；其外延的工藝條件為：溫度為1300°C，壓強(qiáng)為45T〇rr，氫氣流量為 4600sccm，氨氣流量為4600sccm，鎵源流量為16 μ mol/min，錯(cuò)源流量為8 μ mol/min ;
[0071] 2. 2)使用金屬有機(jī)物化學(xué)氣相淀積技術(shù)在Ala3Gaa7N材料上外延厚度為3nm的 GaN材料，完成勢(shì)壘層3的制作；其外延的工藝條件為：溫度為1400°C，壓強(qiáng)為49T〇rr，氫氣 流量為4900sccm，氨氣流量為4900sccm，鎵源流量為19ymol/min。
[0072] 本步驟的外延不局限于金屬有機(jī)物化學(xué)氣相淀積技術(shù)，也可以采用分子束外延技 術(shù)或氫化物氣相外延技術(shù)。
[0073] 步驟三.在勢(shì)壘層3的兩端淀積金屬Ti/Al/Ni/Au制作源極4與漏極5,如圖3c。
[0074] 3. 1)在勢(shì)壘層3上第一次制作掩膜，使用電子束蒸發(fā)技術(shù)在其兩端淀積金 屬，淀積的金屬為Ti/Al/Ni/Au金屬組合，SP自下而上分別為Ti、Al、Ni與Au,其厚 度為0. 018 μ m/0. 135 μ m/0. 046 μ m/0. 052 μ m，其淀積金屬工藝條件為：真空度小于 1.8父101^，功率范圍為200?10001，蒸發(fā)速率小于31/8;
[0075] 3.2)在N2氣氛中進(jìn)行快速熱退火，完成源極4和漏極5的制作，其快速熱退火的 工藝條件為：溫度為850°C，時(shí)間為35s。
[0076] 本步驟的金屬淀積不局限于電子束蒸發(fā)技術(shù)，也可以采用濺射技術(shù)。
[0077] 步驟四.在源極的左邊與漏極的右邊的勢(shì)壘層3上進(jìn)行刻蝕制作臺(tái)面6,如圖3d。
[0078] 在勢(shì)壘層3上第二次制作掩膜，使用反應(yīng)離子刻蝕技術(shù)在源極左邊與漏極右邊的 勢(shì)壘層3上進(jìn)行刻蝕，形成臺(tái)面6,其中刻蝕深度為IOOnm ;反應(yīng)離子刻蝕技術(shù)刻蝕臺(tái)面6采 用的工藝條件為：Cl2流量為15SCCm，壓強(qiáng)為IOmTorr,功率為100W。
[0079] 本步驟的刻蝕不局限于反應(yīng)離子刻蝕技術(shù)，也可以采用濺射技術(shù)或等離子體刻蝕 技術(shù)。
[0080] 步驟五.在源極上部、漏極上部、源極與漏極之間的勢(shì)壘層上部淀積HfO2絕緣介 質(zhì)層7,如圖3e。
[0081] 使用射頻磁控反應(yīng)濺射技術(shù)分別覆蓋源極上部、漏極上部、源極與漏極之間的勢(shì) 壘層上部，完成淀積厚度為40nm的HfO 2絕緣介質(zhì)層7。淀積絕緣介質(zhì)層采用的工藝條件為： 反應(yīng)室濺射氣壓保持在0. IPa左右，O2和Ar的流量分別為Isccm和8SCCm，基片溫度固定 在200°C，Hf靶射頻功率為150W。
[0082] 本步驟的絕緣介質(zhì)層的淀積不局限于濺射技術(shù)，也可以采用蒸發(fā)技術(shù)或等離子體 增強(qiáng)化學(xué)氣相淀積技術(shù)或原子層淀積技術(shù)或分子束外延技術(shù)。
[0083] 步驟六.在絕緣介質(zhì)層7上部淀積SiO2鈍化層8,如圖3f。
[0084] 使用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相淀積技術(shù)覆蓋絕緣介質(zhì)層7上部，完成淀積厚度為 5. 7 μ m的SiO2鈍化層8 ;其采用的工藝條件為：N20流量為850sccm，SiH4流量為200sccm， 溫度為250°C，RF功率為25W，壓強(qiáng)為IlOOmTorr。
[0085] 本步驟的鈍化層的淀積不局限于等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相淀積技術(shù)，也可以采用蒸 發(fā)技術(shù)或原子層淀積技術(shù)或溉射技術(shù)或分子束外延技術(shù)。
[0086] 步驟七.在源極4與漏極5之間的鈍化層內(nèi)進(jìn)行刻蝕，制作柵槽9,如圖3g。
[0087] 在鈍化層8上第三次制作掩膜，使用反應(yīng)離子刻蝕技術(shù)在源極4與漏極5之間的 鈍化層內(nèi)進(jìn)行刻蝕，且刻蝕至絕緣介質(zhì)層的上表面為止，以制作柵槽9?？涛g采用的工藝條 件為：CF 4流量為45sccm，O2流量為5sccm，壓強(qiáng)為15mTorr，功率為250W。
[0088] 本步驟的刻蝕不局限于反應(yīng)離子刻蝕技術(shù)，也可以采用濺射技術(shù)或等離子體刻蝕 技術(shù)。
[0089] 步驟八.在柵槽9與漏極5之間的鈍化層內(nèi)進(jìn)行刻蝕制作凹槽10,如圖3h。
[0090] 在鈍化層8上第四次制作掩膜，使用反應(yīng)離子刻蝕技術(shù)在柵槽9與漏極5之間的 鈍化層內(nèi)進(jìn)行刻蝕，以制作凹槽10,其中凹槽深度S為5. 3 μ m，寬度b為4. 2 μ m，凹槽底部 與絕緣介質(zhì)層之間的距離d為0. 4 μ m，凹槽靠近柵槽一側(cè)邊緣與柵槽靠近漏極一側(cè)邊緣之 間的距離a為8. 71 μ m。刻蝕采用的工藝條件為：CF4流量為45SCCm，O2流量為5 SCCm，壓強(qiáng) 為 15mTorr，功率為 250W。
[0091] 本步驟的刻蝕不局限于反應(yīng)離子刻蝕技術(shù)，也可以采用濺射技術(shù)或等離子體刻蝕 技術(shù)。
[0092] 步驟九.在凹槽10內(nèi)淀積Al2O3高介電常數(shù)介質(zhì)11，并完全填充凹槽，如圖3i。
[0093] 在鈍化層8上第五次制作掩膜，使用原子層淀積技術(shù)在凹槽10內(nèi)淀積Al2O 3高介 電常數(shù)介質(zhì)11，所淀積Al2O3高介電常數(shù)介質(zhì)要完全填充凹槽10。淀積Al 2O3高介電常數(shù)介 質(zhì)采用的工藝條件為：以TM和H2O為反應(yīng)源，載氣為N 2，載氣流量為20〇SCCm，襯底溫度為 300°C，氣壓為 700Pa。
[0094] 本步驟的高介電常數(shù)介質(zhì)的淀積不局限于原子層淀積技術(shù)，也可以采用蒸發(fā)技術(shù) 或等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相淀積技術(shù)或?yàn)R射技術(shù)或分子束外延技術(shù)。
[0095] 步驟十.在柵槽內(nèi)、柵槽與漏極之間的鈍化層上部及高介電常數(shù)介質(zhì)上部淀積金 屬Ti/Ni/Au制作制作交疊柵12,如圖3j。
[0096] 在鈍化層8上第六次制作掩膜，使用電子束蒸發(fā)技術(shù)在在柵槽內(nèi)、柵槽與漏極之 間的鈍化層上部及高介電常數(shù)介質(zhì)上部淀積金屬制作交疊柵12,所淀積的金屬為Ti/Ni/ Au金屬組合，即下層為Ti、中層為Ni、上層為Au,其厚度為0. 7 μ m/0. 4 μ m/0. 2 μ m,凹槽靠 近漏極一側(cè)邊緣與交疊柵靠近漏極一側(cè)邊緣之間的距離c為5. 8 μ m,交疊柵與高介電常數(shù) 介質(zhì)構(gòu)成復(fù)合交疊柵。淀積金屬采用的工藝條件為：真空度小于1.8X KT3Pa,功率范圍為 200?1000W，蒸發(fā)速率小于3A/s。
[0097] 本步驟的金屬淀積不局限于電子束蒸發(fā)技術(shù)，也可以采用濺射技術(shù)
[0098] 步驟十一.在交疊柵12上部以及鈍化層8的其它區(qū)域上部淀積SiN制作保護(hù)層 13,如圖3k。
[0099] 使用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相淀積技術(shù)在交疊柵12上部以及鈍化層8的其它區(qū)域 上部淀積SiN制作保護(hù)層13,其厚度為3. 4 μ m，從而完成整個(gè)器件的制作，其采用的工藝條 件為：氣體為NH3、N2及SiH 4，氣體流量分別為2. 5sccm、950sccm和250sccm，溫度、RF功率 和壓強(qiáng)分別為300°C、25W和950mTorr。
[0100] 本步驟的保護(hù)層的淀積不局限于等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相淀積技術(shù)，也可以采用蒸 發(fā)技術(shù)或原子層淀積技術(shù)或溉射技術(shù)或分子束外延技術(shù)。
[0101] 實(shí)施例三：制作襯底為硅，絕緣介質(zhì)層為Al2O3，鈍化層為SiO 2，保護(hù)層為SiN，高介 電常數(shù)介質(zhì)為HfO2，交疊柵為Ti/Pt/Au金屬組合的介質(zhì)調(diào)制復(fù)合交疊柵功率器件。
[0102] 步驟A.在硅襯底1上自下而上外延AlN與GaN材料制作過(guò)渡層2,如圖3a。
[0103] Al)使用金屬有機(jī)物化學(xué)氣相淀積技術(shù)在溫度為800°C，壓強(qiáng)為40Torr，氫氣流量 為4000sccm，氨氣流量為4000sccm，鋁源流量為25 μ mol/min的工藝條件下，在硅襯底1上 外延厚度為200nm的AlN材料；
[0104] A2)使用金屬有機(jī)物化學(xué)氣相淀積技術(shù)在溫度為980°C，壓強(qiáng)為45T〇rr，氫氣流量 為4000sccm，氨氣流量為4000sccm，鎵源流量為130 μ mol/min的工藝條件下，在AlN材料 上外延厚度為4. 8 μ m的GaN材料，完成過(guò)渡層2的制作。
[0105] 步驟B.在過(guò)渡層上自下而上淀積八1(|.16&(|. !^與GaN材料制作勢(shì)壘層3,如圖3b。
[0106] BI)使用金屬有機(jī)物化學(xué)氣相淀積技術(shù)在溫度為1000°C，壓強(qiáng)為40Torr，氫氣流 量為 4000sccm，氨氣流量為 4000sccm，鎵源流量為13μmol/min，錯(cuò)源流量為13μmol/min 的工藝條件下，在過(guò)渡層2上外延厚度為46nm、鋁組分為0. 1的Ala Aaa9N材料；
[0107] B2)使用金屬有機(jī)物化學(xué)氣相淀積技術(shù)在溫度為KKKTC，壓強(qiáng)為40Torr，氫氣流 量為4000sccm，氨氣流量為4000sccm，鎵源流量為3 μ mol/min的工藝條件下，在Ala Paa9N 材料上外延厚度為4nm的GaN材料，完成勢(shì)壘層3的制作。
[0108] 步驟C.在勢(shì)壘層3兩端淀積金屬Ti/Al/Ni/Au制作源極4與漏極5,如圖3c。
[0109] Cl)在勢(shì)魚(yú)層3上第一次制作掩膜，使用電子束蒸發(fā)技術(shù)在真空度小于 I. 8 X 10_3Pa，功率范圍為200?1000W，蒸發(fā)速率小于3A/s的工藝條件下，在勢(shì)壘層兩端淀 積金屬，其中所淀積的金屬為Ti/Al/Ni/Au金屬組合，即自下而上分別為Ti、Al、Ni與Au, 其厚度為 〇· 018 μ m/0. 135 μ m/0. 046 μ m/0. 052 μ m ;
[0110] C2)在N2氣氛，溫度為850°C，時(shí)間為35s的工藝條件下進(jìn)行快速熱退火，完成源 極4和漏極5的制作。
[0111] 步驟D.在源極左邊與漏極右邊的勢(shì)壘層3上進(jìn)行刻蝕制作臺(tái)面6,如圖3d。
[0112] 在勢(shì)壘層3上第二次制作掩膜，使用反應(yīng)離子刻蝕技術(shù)在Cl2流量為15Sccm，壓強(qiáng) 為IOmTorr,功率為100W的工藝條件下，在源極左邊與漏極右邊的勢(shì)壘層3上進(jìn)行刻蝕，形 成臺(tái)面6,其中刻蝕深度為200nm。
[0113] 步驟E.在源極上部、漏極上部、源極與漏極之間的勢(shì)壘層上部淀積Al2O 3絕緣介質(zhì) 層7,如圖3e。
[0114] 使用原子層淀積技術(shù)在以TM和H2O為反應(yīng)源，載氣為N2，載氣流量為20〇 SCCm，襯 底溫度為300°C，氣壓為700Pa的工藝條件下，在源極上部、漏極上部、源極與漏極之間的勢(shì) 壘層上部淀積厚度e為63nm的Al 2O3絕緣介質(zhì)層7。
[0115] 步驟F.在絕緣介質(zhì)層7上部淀積SiO2鈍化層8,如圖3f。
[0116] 使用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相淀積技術(shù)在N2O流量為850sCCm，SiH 4流量為20〇SCCm， 溫度為250°C，RF功率為25W，壓強(qiáng)為IlOOmTorr的工藝條件下，在絕緣介質(zhì)層7上部淀積 10·48μπι 的 SiO2 鈍化層 8。
[0117] 步驟G.在源極4與漏極5之間的鈍化層8內(nèi)進(jìn)行刻蝕制作柵槽9,如圖3g。
[0118] 在鈍化層8上第三次制作掩膜，使用反應(yīng)離子刻蝕技術(shù)在CF4流量為45SCCm，O 2流 量為5SCCm，壓強(qiáng)為15mTorr，功率為250W的工藝條件下，在源極4與漏極5之間的鈍化層 內(nèi)進(jìn)行刻蝕，且刻蝕至絕緣介質(zhì)層的上表面為止，以制作柵槽9。
[0119] 步驟H.在柵槽9與漏極5之間的鈍化層內(nèi)進(jìn)行刻蝕制作凹槽10,如圖3h。
[0120] 在鈍化層8上第四次制作掩膜，使用反應(yīng)離子刻蝕技術(shù)在CF4流量為45SCCm，O 2流 量為5SCCm，壓強(qiáng)為15mTorr，功率為250W的工藝條件下，在柵槽9與漏極5之間的鈍化層 內(nèi)進(jìn)行刻蝕，以制作凹槽10,其中凹槽深度s為9. 7 μ m，寬度b為8. 1 μ m，凹槽底部與絕緣 介質(zhì)層之間的距離d為0. 78 μ m，凹槽靠近柵槽一側(cè)邊緣與柵槽靠近漏極一側(cè)邊緣之間的 距離a為14. 77 μ m。
[0121] 步驟I.在凹槽10內(nèi)淀積HfO2高介電常數(shù)介質(zhì)11，并完全填充凹槽，如圖3i。
[0122] 在鈍化層8上第五次制作掩膜，使用射頻磁控反應(yīng)濺射技術(shù)在反應(yīng)室濺射氣壓保 持在0. IPa左右，O2和Ar的流量分別為Isccm和8sccm，基片溫度固定在200°C，Hf靶射頻 功率為150W的工藝條件下，在凹槽10內(nèi)淀積HfO 2高介電常數(shù)介質(zhì)11，所淀積HfO2高介電 常數(shù)介質(zhì)要完全填充凹槽10。
[0123] 步驟J.在柵槽內(nèi)、柵槽與漏極之間的鈍化層上部及高介電常數(shù)介質(zhì)上部淀積金 屬Ti/Pt/Au制作制作交疊柵12,如圖3j。
[0124] 在鈍化層8上第六次制作掩膜，使用電子束蒸發(fā)技術(shù)在真空度小于I. SXKT3Pa, 功率范圍為200?1000W，蒸發(fā)速率小于3A/s的工藝條件下，在柵槽內(nèi)、柵槽與漏極之間 的鈍化層上部及高介電常數(shù)介質(zhì)上部淀積金屬制作交疊柵12,所淀積的金屬為厚度為Ti/ Pt/Au金屬組合，即下層為Ti、中層為Pt、上層為Au,其厚度為1 μ m/0. 6 μ m/0. 4 μ m。其中 交疊柵12靠近漏極一側(cè)邊緣與凹槽10靠近漏極一側(cè)邊緣之間的距離c為9. 9 μ m，交疊柵 12與高介電常數(shù)介質(zhì)11構(gòu)成復(fù)合交疊柵。
[0125] 步驟K.在交疊柵12上部以及鈍化層8的其它區(qū)域上部淀積SiN制作保護(hù)層13， 如圖3k。
[0126] 使用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相淀積技術(shù)在氣體為NH3、N2及SiH4，氣體流量分別為 2. 5sccm、950sccm和250sccm，溫度、RF功率和壓強(qiáng)分別為300°C、25W和950mTorr的工藝 條件下，在交疊柵12上部以及鈍化層8的其它區(qū)域上部淀積SiN制作保護(hù)層13,其厚度為 5. 9 μ m，從而完成整個(gè)器件的制作。
[0127] 本發(fā)明的效果可通過(guò)以下仿真進(jìn)一步說(shuō)明。
[0128] 仿真1 :對(duì)采用傳統(tǒng)柵場(chǎng)板的功率器件的勢(shì)壘層與本發(fā)明器件的勢(shì)壘層中的電場(chǎng) 進(jìn)行仿真，結(jié)果如圖4,其中傳統(tǒng)柵場(chǎng)板有效長(zhǎng)度L與本發(fā)明交疊柵有效總長(zhǎng)度相等。
[0129] 由圖4可以看出：采用傳統(tǒng)柵場(chǎng)板的功率器件在勢(shì)壘層中的電場(chǎng)曲線只形成了 2 個(gè)近似相等的電場(chǎng)峰值，其在勢(shì)壘層中的電場(chǎng)曲線所覆蓋的面積很小，而本發(fā)明器件在勢(shì) 壘層中的電場(chǎng)曲線形成了 3個(gè)近似相等的電場(chǎng)峰值，使得本發(fā)明器件在勢(shì)壘層中的電場(chǎng)曲 線所覆蓋的面積大大增加，由于在勢(shì)壘層中的電場(chǎng)曲線所覆蓋的面積近似等于器件的擊穿 電壓，說(shuō)明本發(fā)明器件的擊穿電壓遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于采用傳統(tǒng)柵場(chǎng)板的功率器件的擊穿電壓。
[0130] 仿真2 :對(duì)采用傳統(tǒng)柵場(chǎng)板的功率器件與本發(fā)明器件的擊穿特性進(jìn)行仿真，結(jié)果 如圖5。
[0131] 由圖5可以看出，采用傳統(tǒng)柵場(chǎng)板的功率器件發(fā)生擊穿，即漏極電流迅速增加，時(shí) 的漏源電壓大約在592V，而本發(fā)明器件發(fā)生擊穿時(shí)的漏源電壓大約在1150V，證明本發(fā)明 器件的擊穿電壓遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于采用傳統(tǒng)柵場(chǎng)板的功率器件的擊穿電壓，該結(jié)論與附圖4的結(jié)論 相一致。
[0132] 對(duì)于本領(lǐng)域的專業(yè)人員來(lái)說(shuō)，在了解了本
【發(fā)明內(nèi)容】
和原理后，能夠在不背離本發(fā) 明的原理和范圍的情況下，根據(jù)本發(fā)明的方法進(jìn)行形式和細(xì)節(jié)上的各種修正和改變，但是 這些基于本發(fā)明的修正和改變?nèi)栽诒景l(fā)明的權(quán)利要求保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種介質(zhì)調(diào)制復(fù)合交疊柵功率器件，自下而上包括：襯底（1)、過(guò)渡層（2)、勢(shì)壘層 (3)、絕緣介質(zhì)層（7)、鈍化層（8)和保護(hù)層（13)，勢(shì)壘層（3)的上面淀積有源極（4)與漏極 (5)，勢(shì)壘層（3)的側(cè)面刻有臺(tái)面￠)，且臺(tái)面的深度大于勢(shì)壘層的厚度，其特征在于，在源 極⑷與漏極（5)之間的鈍化層內(nèi)刻有柵槽（9)與凹槽（10)，其中柵槽（9)靠近源極，凹 槽（10)靠近漏極，且柵槽的深度等于鈍化層的厚度，柵槽（9)內(nèi)、柵槽與漏極之間的鈍化層 (8)上部及高介電常數(shù)介質(zhì)（11)上部淀積有交疊柵（12)，在凹槽（10)內(nèi)完全填充有高介 電常數(shù)介質(zhì)（11)，該交疊柵（12)與高介電常數(shù)介質(zhì)（11)構(gòu)成復(fù)合交疊柵。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的介質(zhì)調(diào)制復(fù)合交疊柵功率器件，其特征在于凹槽（10)的深度 s為0.26?9.7 iim，寬度b為0.59?8. liim;凹槽（10)底部與絕緣介質(zhì)層（7)之間的距 離d為0? 083?0? 78 y m ;絕緣介質(zhì)層的厚度e為2?63nm。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的介質(zhì)調(diào)制復(fù)合交疊柵功率器件，其特征在于鈍化層的相對(duì)介 電常數(shù)e2和高介電常數(shù)介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)e3的取值范圍為1.5?2000,且e2〈e 3。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的介質(zhì)調(diào)制復(fù)合交疊柵功率器件，其特征在于凹槽靠近柵槽一 側(cè)邊緣與柵槽靠近漏極一側(cè)邊緣之間的距離a為sX (d+eX e 2/ e i+sX e 2/ e 3)°_5,其中s為凹槽深度，d為凹槽底部與絕緣介質(zhì)層之間的距離，e為絕緣介質(zhì)層厚度，e i為絕緣介質(zhì) 層的相對(duì)介電常數(shù)，e2為鈍化層的相對(duì)介電常數(shù)，￡3為高介電常數(shù)介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)； 凹槽靠近漏極一側(cè)邊緣與交疊柵靠近漏極一側(cè)邊緣之間的距離c為0. 8?9. 9 y m。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的介質(zhì)調(diào)制復(fù)合交疊柵功率器件，其特征在于襯底（1)采用藍(lán) 寶石或碳化硅或硅材料。
6. -種制作介質(zhì)調(diào)制復(fù)合交疊柵功率器件的方法，包括如下過(guò)程： 1) 在襯底（1)上外延GaN基寬禁帶半導(dǎo)體材料，形成過(guò)渡層（2); 2) 在過(guò)渡層上外延GaN基寬禁帶半導(dǎo)體材料，形成勢(shì)壘層（3); 3) 在勢(shì)壘層（3)上第一次制作掩膜，利用該掩膜在勢(shì)壘層（3)的兩端淀積金屬，再在N2氣氛中進(jìn)行快速熱退火，分別制作源極（4)與漏極（5); 4) 在勢(shì)壘層（3)上第二次制作掩膜，利用該掩膜在源極（4)左側(cè)與漏極（5)右側(cè)的勢(shì) 壘層（3)上進(jìn)行刻蝕，且刻蝕區(qū)深度大于勢(shì)壘層（3)厚度，形成臺(tái)面（6); 5) 分別在源極（4)上部、漏極（5)上部以及源極（4)與漏極（5)之間的勢(shì)壘層（3)上 部淀積厚度e為2?63nm的絕緣介質(zhì)層（7); 6) 在絕緣介質(zhì)層（7)上部淀積絕緣介質(zhì)材料，以制作鈍化層（8); 7) 在鈍化層⑶上第三次制作掩膜，利用該掩膜在源極⑷與漏極（5)之間的鈍化層 (8)內(nèi)進(jìn)行刻蝕，且刻蝕至絕緣介質(zhì)層（7)的上表面為止，以制作柵槽（9); 8) 在鈍化層（8)上第四次制作掩膜，利用該掩膜在柵槽（9)與漏極（5)之間的鈍化層 (8)內(nèi)進(jìn)行刻蝕，以制作深度s為0. 26?9. 7 y m，寬度b為0. 59?8. 1 y m的凹槽（10)，凹 槽底部與絕緣介質(zhì)層之間的距離d為0. 083?0. 78 y m，該凹槽（10)靠近柵槽一側(cè)邊緣與 柵槽靠近漏極一側(cè)邊緣之間的距離a為sX (d+eX e 2/ e i+sX e 2/ e 3)°_5,其中s為凹槽的 深度，d為凹槽底部與絕緣介質(zhì)層之間的距離，e為絕緣介質(zhì)層厚度，e i為絕緣介質(zhì)層的相 對(duì)介電常數(shù)，e2為鈍化層的相對(duì)介電常數(shù)，￡3為高介電常數(shù)介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)； 9) 在鈍化層（8)上第五次制作掩膜，利用該掩膜在凹槽（10)內(nèi)淀積高介電常數(shù)介質(zhì) (11)，所淀積的高介電常數(shù)介質(zhì)要完全填充凹槽； 10) 在鈍化層（8)上第六次制作掩膜，利用該掩膜在柵槽（9)內(nèi)、柵槽與漏極之間的 鈍化層（8)上及高介電常數(shù)介質(zhì)（11)上部淀積厚度為0. 3?2iim的金屬，以制作交疊柵 (12) ，凹槽靠近漏極一側(cè)邊緣與交疊柵靠近漏極一側(cè)邊緣之間的距離c為0. 8?9. 9 y m，交 疊柵與高介電常數(shù)介質(zhì)構(gòu)成復(fù)合交疊柵； 11) 在交疊柵（12)上部和鈍化層（8)的其它區(qū)域上部淀積絕緣介質(zhì)材料，形成保護(hù)層 (13) ，完成整個(gè)器件的制作。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于第10)步中在柵槽（9)內(nèi)、柵槽與漏極之間 的鈍化層（8)上及高介電常數(shù)介質(zhì)（11)上部淀積的金屬采用Ti/Mo/Au三層金屬組合，即 下層為Ti、中層為Mo、上層為Au，其厚度為0? 15?1 ii m/0. 09?0? 6 ii m/0. 06?0? 4 ii m。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于第10)步中在柵槽（9)內(nèi)、柵槽與漏極之間 的鈍化層（8)上及高介電常數(shù)介質(zhì)（11)上部淀積的金屬采用Ti/Ni/Au三層金屬組合，即 下層為Ti、中層為Ni、上層為Au，其厚度為0? 15?1 ii m/0. 09?0? 6 ii m/0. 06?0? 4 ii m。
9. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于第10)步中在柵槽（9)內(nèi)、柵槽與漏極之間 的鈍化層（8)上及高介電常數(shù)介質(zhì)（11)上部淀積的金屬采用Ti/Pt/Au三層金屬組合，即 下層為Ti、中層為Pt、上層為Au，其厚度為0? 15?1 ii m/0. 09?0? 6 ii m/0. 06?0? 4 ii m。
【文檔編號(hào)】H01L29/423GK104393048SQ201410658234
【公開(kāi)日】2015年3月4日 申請(qǐng)日期:2014年11月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月18日
【發(fā)明者】毛維, 葛安奎, 郝躍, 邊照科, 石朋毫, 張進(jìn)成, 馬曉華, 張金風(fēng), 楊林安, 曹艷榮 申請(qǐng)人:西安電子科技大學(xué)