具有垂直结构的氮化镓场效应晶体管器件的制作方法技术

本发明专利技术实施例提供一种具有垂直结构的氮化镓场效应晶体管器件的制作方法，该方法首先通过生长所述氮化镓场效应晶体管的外延层，所述外延层包括第一N型GaN层以及依次生长在所述第一N型GaN层表面上的第二N型GaN层和P型GaN层；并采用刻蚀工艺对预设的第一区域下的所述P型GaN层和部分的所述第二N型GaN层进行刻蚀，形成沟道孔；再通过在所述沟道孔内以及所述P型GaN层的表面上生长所述第二N型GaN层和AlGaN层；最后通过完成所述氮化镓场效应晶体管的源极、栅极以及漏极的制作，以完成所述氮化镓场效应晶体管的制作。通过本发明专利技术实施例提供的方法制作获得的氮化镓场效应晶体管器件具有垂直的器件结构，能够增强器件的耐压性能，解决器件的电流崩塌问题。

【技术实现步骤摘要】
具有垂直结构的氮化镓场效应晶体管器件的制作方法
本专利技术实施例涉及半导体器件的制造工艺
，尤其涉及一种具有垂直结构的氮化镓场效应晶体管器件的制作方法。
技术介绍
随着对功率转换电路需求的日益增加，具有低功耗、高速度等特性的功率器件已成为本领域的关注焦点。氮化镓(GaN)是第三代宽禁带半导体材料，由于其具有大禁带宽度、高电子饱和速率、高击穿电场，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，被认为是短波光电子器件和高压高频率大功率器件的最佳材料。并且，随着近年来研究的深入，GaN场效应晶体管已成为功率器件中的研究热点。但是，对于现有的GaN场效应晶体管的制造工艺而言，其制造的GaN场效应晶体管具有耐压性能较差，存在电流崩塌等问题，这些问题严重影响了GaN场效应晶体管的性能。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种具有垂直结构的氮化镓场效应晶体管器件的制作方法，用以增强器件的耐压性能，解决器件的电流崩塌问题。本专利技术实施例提供的具有垂直结构的氮化镓场效应晶体管器件的制作方法，包括：生长所述氮化镓场效应晶体管的外延层，所述外延层包括第一N型GaN层以及依次生长在所述第一N型GaN层表面上的第二N型GaN层和P型GaN层；采用刻蚀工艺对预设的第一区域下的所述P型GaN层和部分的所述第二N型GaN层进行刻蚀，形成沟道孔；在所述沟道孔内以及所述P型GaN层的表面上继续生长所述第二N型GaN层，并在所述第二型GaN层上生长AlGaN层；制作所述氮化镓场效应晶体管的源极、栅极以及漏极。本专利技术实施例提供的具有垂直结构的氮化镓场效应晶体管器件的制作方法，首先通过生长氮化镓场效应晶体管的外延层，所述外延层包括第一N型GaN层以及依次生长在第一N型GaN层表面上的第二N型GaN层和P型GaN层；并采用刻蚀工艺对第一区域下的P型GaN层和部分的第二N型GaN层进行刻蚀，形成沟道孔；再通过在沟道孔内以及P型GaN层的表面上生长第二N型GaN层和AlGaN层，并完成源极、栅极以及漏极的制作，从而形成了具有垂直结构的氮化镓场效应晶体管，增强了器件的耐压性能，解决了器件的电流崩塌问题。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术一实施例提供的具有垂直结构的氮化镓场效应晶体管器件的制作方法的流程示意图；图2为图1所示方法中制作形成外延层后的器件结构示意图；图3为图1所示方法中制作形成沟道孔后的器件结构示意图；图4为图1所示方法中制作形成AlGaN层后的器件结构示意图；图5为图1所示方法中制作源极和栅极的流程示意图；图6为图5所示方法中完成硅离子注入后的器件结构示意图；图7为图5所示方法中制作形成栅极介质层后的器件结构示意图；图8为图5所示方法中制作形成源极和栅极后的器件结构示意图；图9为图1所示方法中制作形成漏极后的器件结构示意图。附图标记：1-第一N型GaN层；2-第二N型GaN层；3-P型GaN层3；4-沟道孔；5-AlGaN层；6-第二区域；7-第三区域；8-栅极介质层；9-源极；10-栅极；11-漏极。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术的说明书和权利要求书的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤的过程或方法不必限于清楚地列出的那些步骤而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程或方法固有的其它步骤。图1为本专利技术一实施例提供的具有垂直结构的氮化镓场效应晶体管器件的制作方法的流程示意图，如图1所示，本实施例提供的方法包括以下步骤：步骤101、生长氮化镓场效应晶体管的外延层，所述外延层包括第一N型氮化镓(GaN)层1以及依次生长在第一N型GaN层1表面上的第二N型GaN层2和P型GaN层3。具体的，图2为图1所示方法中制作形成外延层后的器件结构示意图，图2中所示的外延层的结构是通过淀积工艺，在给定的第一N型GaN层1上依次淀积第二N型GaN层2和P型GaN层3获得的。其中，在本实施例中第一N型GaN层1优选为掺杂有N+型离子的N型GaN层，第二N型GaN层2优选为掺杂有N-型离子的N型GaN层。步骤102、采用刻蚀工艺对预设的第一区域下的P型GaN层3和部分的第二N型GaN层2进行刻蚀，形成沟道孔4。具体的，图3为图1所示方法中制作形成沟道孔后的器件结构示意图，其中，图3所示的器件结构可以通过如下方法获得：在P型GaN层3的表面上位于预设的第一区域以外的区域上涂抹光刻胶，并在光刻胶的阻挡下，对P型GaN层3和第二N型GaN层2进行刻蚀，直至将位于第一区域内的P型GaN层3完全刻蚀掉，并且将位于第一区域内的第二N型GaN层2刻蚀掉部分后停止刻蚀。经此刻蚀去除光刻胶后，即形成如图3所示的器件结构。步骤103、在沟道孔4内以及P型GaN层3的表面上继续生长第二N型GaN层2，并在第二型GaN层2上生长氮化铝镓(AlGaN)层5。具体的，图4为图1所示方法中制作形成AlGaN层后的器件结构示意图，其中，图4所示的器件结构可以通过如下方法获得：首先通过淀积工艺在器件的表面上继续淀积第二N型GaN层2，其中，本实施例中第二N型GaN层2中掺杂有N-型离子。进一步的，通过淀积工艺在第二N型GaN层2的表面上淀积一层AlGaN层5。淀积完成后，即形成如图4所示的结构。步骤104、制作氮化镓场效应晶体管的源极9、栅极10以及漏极11。具体的，图5为图1所示方法中制作源极和栅极的流程示意图，如图5所示，氮化镓场效应晶体管的源极和栅极的制作方法如下：步骤1011、分别在位于P型GaN层3上方的第二区域6和第三区域7注入硅离子，其中，第二区域6和第三区域7分别位于沟道孔4的两侧，第二区域6和第三区域7的深度为P型GaN层3上表面的深度。具体的，图6为图5所示方法中完成硅离子注入后的器件结构示意图，如图5所示，第二区域6与第三区域7之间的距离大于沟道孔4的宽度。进一步的，本步骤中注入硅离子所采用的工艺与现有的离子注入工艺相似，在这里不再赘述。步骤1012、在AlGaN层5的表面上位于沟道孔4上方的区域上淀积栅极介质层8，栅极介质层8不与第二区域6和第三区域7接触。具体的，图7为图5所示方法中制作形成栅极介质层后的器件结构示意图，其中，栅极介质层8的制作方法如下：首先通过淀积工艺在如图5所示的器件的表面上淀积一层栅极介质层8，其中，该栅极介质层8优选可以是二氧化硅层。在淀积获得栅极介质层8后，在AlGaN层5的表面上位于沟道孔4上方的区域上涂抹光刻胶，并在光刻胶的阻挡下对栅极介质层8进行刻蚀，仅保留位于光刻胶下方的栅极介质层。经此刻蚀后，去除光刻胶即形成如图7所示的器件结构。步骤1013、在第本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有垂直结构的氮化镓场效应晶体管器件的制作方法，其特征在于，包括：生长所述氮化镓场效应晶体管的外延层，所述外延层包括第一N型GaN层以及依次生长在所述第一N型GaN层表面上的第二N型GaN层和P型GaN层；采用刻蚀工艺对预设的第一区域下的所述P型GaN层和部分的所述第二N型GaN层进行刻蚀，形成沟道孔；在所述沟道孔内以及所述P型GaN层的表面上继续生长所述第二N型GaN层，并在所述第二型GaN层上生长AlGaN层；制作所述氮化镓场效应晶体管的源极、栅极以及漏极。

【技术特征摘要】
1.一种具有垂直结构的氮化镓场效应晶体管器件的制作方法，其特征在于，包括：生长所述氮化镓场效应晶体管的外延层，所述外延层包括第一N型GaN层以及依次生长在所述第一N型GaN层表面上的第二N型GaN层和P型GaN层；采用刻蚀工艺对预设的第一区域下的所述P型GaN层和部分的所述第二N型GaN层进行刻蚀，形成沟道孔；在所述沟道孔内以及所述P型GaN层的表面上继续生长所述第二N型GaN层，并在所述第二型GaN层上生长AlGaN层；制作所述氮化镓场效应晶体管的源极、栅极以及漏极。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一N型GaN层为掺杂有N+型离子的N型GaN层，所述第二N型GaN层为掺杂有N-型离子的N型GaN层。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述制作所述氮化镓场效应晶体管的源极和栅极，包括：分别在位于所述P型GaN层上方的第二区域和第三区域注入硅离子，其中，所述第二区域和所述第三区域分别位于所述沟道孔的两侧，所述第二区域和所述第三区域的深度为所述P型GaN层上表面的深度；在所述AlGaN层的表面上位于所述沟道孔上方的区域上淀积栅极介质层，所述栅极介质层不与所述第二区域和所述第三区域接触；在所述第二区域和所述第三区域的表面上淀积源极金属，形成所述氮化镓场效应晶体管的源极；在所述栅极介质层的表面上淀积多晶硅层，形成所述氮化镓场效应晶...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘美华，孙辉，林信南，陈建国，
申请(专利权)人：北京大学，北大方正集团有限公司，深圳方正微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11