CN106601806A - 一种半导体器件及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种半导体器件及其制作方法，所述半导体器件包括：衬底、依次设置在所述衬底上的外延层、钝化层和第一绝缘层，形成在所述第一绝缘层上的栅极、源极和漏极，其特征在于，所述漏极包括形成在所述第一绝缘层上的欧姆接触电极和覆盖在所述欧姆接触电极上部的肖特基电极。本发明通过在欧姆接触漏端构上形成扩展的肖特基接触漏端，形成肖特基-欧姆接触漏端结构，从而改善了半导体器件的耐压性。
Description
技术领域
本发明涉及半导体芯片制造工艺技术领域，尤其是涉及一种半导体器件及其制作方法。
背景技术
随着高效完备的功率转换电路和系统需求的日益增加，具有低功耗和高速特性的功率器件最近吸引了很多关注。GaN是第三代宽禁带半导体材料，由于其具有大禁带宽度(3.4eV)、高电子饱和速率(2e7cm/s)、高击穿电场(1e10--3e10V/cm)，较高热导率，耐腐蚀和抗辐射性能，在高压、高频、高温、大功率和抗辐照环境条件下具有较强的优势，被认为是研究短波光电子器件和高压高频率大功率器件的最佳材料。GaN基AlGaN/GaN高迁移率晶体管是功率器件中的研究热点，这是因为AlGaN/GaN抑制结处形成高浓度、高迁移率的二维电子气(2DEG),同时异质结对2DEG具有良好的调节作用。
由于AlGaN/GaN异质结的二维电子气中电子浓度很高，如果只有场板和未掺杂的AlGaN/GaN，器件的栅极边缘电场密度很大，因此容易发生氧化层提前击穿。
发明内容
基于上述问题，本发明提供一种半导体器件及其制作方法，通过在欧姆接触漏端构上形成扩展的肖特基接触漏端，形成肖特基-欧姆接触漏端结构，从而改善了半导体器件的耐压性。
根据本发明的一个方面，提供一种半导体器件，包括：衬底、依次设置在所述衬底上的外延层、钝化层和第一绝缘层，形成在所述第一绝缘层上的栅极、源极和漏极，其特征在于，所述漏极包括形成在所述第一绝缘层上的欧姆接触电极和覆盖在所述欧姆接触电极上部的肖特基电极。
其中，所述肖特基电极覆盖所述欧姆接触电极，并且肖特基电极的边缘与所述第一绝缘层接触，形成肖特基接触结构。
其中，所述外延层包括依次设置的GaN层和AlGaN势垒层。
其中，所述钝化层的材料为Si3N4，所述第一绝缘层的材料为氧化硅膜。
其中，所述欧姆接触电极贯穿所述钝化层和绝缘层与所述外延层的顶部接触。
根据本发明的另一个方面，提供一种上述半导体器件的制作方法，其特征在于，包括：
S1、在衬底上形成外延层；
S2、在所述外延层表面沉积钝化层和第一绝缘层；
S3、在所述第一绝缘层上欧姆接触电极；
S4、在所述欧姆接触电极和所述第一绝缘层上形成肖特基电极层；
S5、刻蚀所述肖特基电极层，在所述欧姆接触电极上形成肖特基电极。
其中，在所述步骤S3具体包括：
刻蚀所述钝化层和第一绝缘层形成漏端接触孔，所述漏端接触孔的底部露出所述外延层的上表面；
在所述第一绝缘层和漏端接触孔的表面沉积欧姆电极层；
刻蚀所述欧姆电极层形成所述欧姆接触电极。
其中，所述外延层包括依次设置的GaN层和AlGaN势垒层
其中，所述钝化层的材料为Si3N4，所述第一绝缘层的材料为氧化硅膜。
本发明提供的半导体器件及其制作方法，在不需要额外的光罩和工艺流程的前提下，在原有的欧姆接触漏端结构的基础上，通过添加扩展的肖特基接触漏端，形成肖特基-欧姆接触漏端结构，调整了漏端边缘的电场分布，消除了合金尖刺造成的峰值电场，从而改善了半导体器件的耐压性。
附图说明
通过参考附图会更加清楚的理解本发明的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本发明进行任何限制，在附图中：
图1-图6示出了本发明的半导体器件的制作方法的工艺示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的实施例进行详细描述。
图6示出了本发明色半导体器件的结构示意图。
如图6所示，本发明的一个实施例的半导体器件为GaN基AlGaN/GaN高迁移率晶体管，该半导体器件通具体包括：衬底100、依次设置在衬底100上的GaN层110、AlGaN势垒层120、钝化层130和第一绝缘层140，形成在第一绝缘层140上的栅极、源极和漏极，所述漏极包括形成在所述第一绝缘层140上的欧姆接触电极150和覆盖在所述欧姆接触电极上部的肖特基电极160。
本实施例中主要针对半导体器件的漏极进行改进，因此栅极和源极的结构在此不做具体限定，现有的半导体器件的栅极和源极结构均适用于本发明。
上述实施例中，GaN层110和AlGaN势垒层120形成了半导体器件的外延层，并且钝化层130的材料为Si3N4，第一绝缘层140的材料为氧化硅膜。
在另一个实施例中，欧姆接触电极150贯穿钝化层130和绝缘层140与所述外延层的顶部接触，肖特基电极160覆盖欧姆接触电极150，并且肖特基电极160的边缘与第一绝缘层140接触，形成肖特基接触结构。
上述的半导体器件，在不需要额外的光罩和工艺流程的前提下，在原有的欧姆接触漏端结构的基础上，通过添加扩展的肖特基接触漏端，形成肖特基-欧姆接触漏端结构，调整了漏端边缘的电场分布，消除了合金尖刺造成的峰值电场，从而改善了半导体器件的耐压性。
在本发明的另一个实施例中，提供了一种制作上述半导体器件的方法。
图1-图6示出了本发明的半导体器件的制作方法的工艺示意图。
参照图1，本发明的半导体器件的制作方法具体包括：
S1、在衬底100上形成外延层；
如在一个实施例中，外延层包括GaN层110以及ALGaN层120，由于本实施例的半导体器件是在现有的半导体器件的基础上进行的改进，因此，本实施例的半导体构件的衬底、GaN层以及ALGaN层的制作方法不做具体描述。
S2、在所述外延层表面沉积钝化层130和第一绝缘层140；
本实施例中，如图1所示，在外延层的表面即AlGaN势垒层表面，在其上沉积一层SiN钝化层130和PETEOS氧化层140，该PETEOS氧化层作为第一绝缘层140，但是已知的是，该钝化层130也是作为绝缘作用存在的。
S3、刻蚀所述钝化层和第一绝缘层形成漏端接触孔，所述漏端接触孔的底部露出所述势垒层的上表面；
如图2所示，使用干法可是钝化层130和第一绝缘层140，形成漏端接触孔151，并且该漏端接触孔151的底部露出AlGaN势垒层120的上表面。
S4、在所述第一绝缘层140和漏端接触孔151的表面沉积欧姆电极层152；
在沉积欧姆电极层之前，对PETEOS氧化层和漏端接触孔的表面进行清理，例如可以使用DHF+SC1+SC2进行表面处理。
如图3所示，可以采用磁控溅射镀膜工艺形成欧姆电极层，但不限于此。
另外，在此步骤之后，在840°条件下进行，在N2氛围内对所述欧姆电极层退火30秒，形成良好的欧姆接触的电极金属。
S5、刻蚀所述欧姆电极层152形成欧姆接触电极150；
如图4所示，通过对欧姆电极层152的金属进行光刻(涂胶、曝光、显影)等方法进行刻蚀，形成欧姆接触电极150。
S6、在所述欧姆接触电极150和所述第一绝缘层140上形成肖特基电极层161；
如图5所示，采用磁控溅射镀膜工艺沉积Ni/Au形成肖特基电极层161。
S7、刻蚀所述肖特基电极层161，在所述欧姆接触电极150上形成肖特基电极160。
如图6所示，对肖特基电极层160的刻蚀使用与形成欧姆电极150相同的工艺，即通过对肖特基电极层的金属进行光刻(涂胶、曝光、显影)等方法进行刻蚀，形成肖特基接触电极160。
另外，对欧姆电极层和肖特基电极层的刻蚀的工艺不限于上述方法，现有的刻蚀工艺同样适用本发明。
虽然结合附图描述了本发明的实施方式，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。
Claims (9)
1.一种半导体器件，包括：衬底、依次设置在所述衬底上的外延层、钝化层和第一绝缘层，形成在所述第一绝缘层上的栅极、源极和漏极，其特征在于，所述漏极包括形成在所述第一绝缘层上的欧姆接触电极和覆盖在所述欧姆接触电极上部的肖特基电极。
2.根据权利要求1所述的半导体器件，其特征在于，所述肖特基电极覆盖所述欧姆接触电极，并且肖特基电极的边缘与所述第一绝缘层接触，形成肖特基接触结构。
3.根据权利要求1所述的半导体器件，其特征在于，所述外延层包括依次设置的GaN层和AlGaN势垒层。
4.根据权利要求1所述的半导体器件，其特征在于，所述钝化层的材料为Si3N4，所述第一绝缘层的材料为氧化硅膜。
5.根据权利要求1所述的半导体器件，其特征在于，所述欧姆接触电极贯穿所述钝化层和绝缘层与所述外延层的顶部接触。
6.一种权利要求1-5所述的半导体器件的制作方法，其特征在于，包括：
S1、在衬底上形成外延层；
S2、在所述外延层表面沉积钝化层和第一绝缘层；
S3、在所述第一绝缘层上欧姆接触电极；
S4、在所述欧姆接触电极和所述第一绝缘层上形成肖特基电极层；
S5、刻蚀所述肖特基电极层，在所述欧姆接触电极上形成肖特基电极。
7.根据权利要求6所述的制作方法，其特征在于，在所述步骤S3具体包括：
刻蚀所述钝化层和第一绝缘层形成漏端接触孔，所述漏端接触孔的底部露出所述外延层的上表面；
在所述第一绝缘层和漏端接触孔的表面沉积欧姆电极层；
刻蚀所述欧姆电极层形成所述欧姆接触电极。
8.根据权利要求6所述的制作方法，其特征在于，所述外延层包括依次设置的GaN层和AlGaN势垒层。
9.根据权利要求6所述的制作方法，其特征在于，所述钝化层的材料为Si3N4，所述第一绝缘层的材料为氧化硅膜。
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