【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及集成电路制造，具体涉及一种p沟道增强型氮化镓晶体管结构及其制造方法。
技术介绍
1、随着氮化镓技术的不断发展，全氮化镓电路是一个很希望的发展方向，全氮化镓数字或者数模混合电路同时需要n沟道增强型氮化镓晶体管和p沟道增强型晶体管器件，n沟道增强型氮化镓hemt器件已经有大量的研究进展，然而p沟道增强型氮化镓晶体管器件的制备仍然是一个具有挑战的问题，小尺寸p沟道增强型氮化镓器件是制备高密度氮化镓数字电路中必须解决的难题。
2、亟需研发一种小尺寸、低电压工作的p沟道增强型氮化镓晶体管器件可以用于全氮化镓数字/数模混合集成电路中。
技术实现思路
1、为了克服上述的技术问题，本专利技术的目的在于提供一种p沟道增强型氮化镓晶体管结构及其制造方法。
2、本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：
3、一种p沟道增强型氮化镓晶体管结构，包括：
4、外延片,其包括第一沟道层；
5、栅极介质层，形成于所述第一沟道层上方；
6、第二沟道层，形成于所述栅极介质层的两侧；
7、栅极，形成于所述栅极介质层上方；
8、栅极侧墙，形成于所述栅极的两侧，且与第二沟道层相接；
9、源极和漏极，形成于第二沟道层之上，且位于两侧所述栅极侧墙外侧。
10、作为本专利技术进一步的方案：所述外延片包括衬底，所述衬底上方设置有成核层，所述成核层上方设置有缓冲层，所述缓冲层上方设置有高阻层，所述高阻
11、作为本专利技术进一步的方案：两侧所述第二沟道层底部与所述第一沟道层相接，所述第二沟道层的内侧端与栅极介质层和栅极侧墙相接，所述源极和所述漏极与所述第二沟道层相接。
12、作为本专利技术进一步的方案：所述成核层为氮化镓层或氮化铝层，所述缓冲层为alxgan层，其中，0<x<1，所述高阻层为掺杂铁或碳的氮化镓层，所述势垒层为al gan层，所述第一沟道层为i ngan层，厚度为5～15nm。
13、作为本专利技术进一步的方案：所述栅极介质层为氮化硅层，厚度为5～20nm，所述第二沟道层为mg掺杂p型gan沟道层，厚度为50～100nm。
14、作为本专利技术进一步的方案：所述栅极为多晶硅层，厚度为500～1000nm，所述栅极侧墙为二氧化硅单层或者二氧化硅/氮化硅多层结构，厚度为200～500nm。
15、作为本专利技术进一步的方案：所述源极和所述漏极均为pt/al或n i/al叠层结构。
16、作为本专利技术进一步的方案：一种p沟道增强型氮化镓晶体管结构的制造方法，用于制造上述的p沟道增强型氮化镓晶体管结构，包括以下步骤：
17、步骤一、提供或制备外延片；
18、步骤二、在第一沟道层上沉积氮化硅形成栅极介质层，之后沉积多晶硅形成栅极，之后进行光刻栅极图形，刻蚀多晶硅形成多晶硅栅条；
19、步骤三、氧化多晶硅，在栅极外层形成一定厚度的氧化硅层，之后使用湿法腐蚀工艺去除源漏区的氮化硅介质；
20、步骤四、在源漏区选择性二次外延生长第二沟道层；
21、步骤五、沉积侧墙介质层形成栅极侧墙，之后回刻蚀到第二沟道层以及栅极的顶部；
22、步骤六、沉积源漏极金属层，采用平坦化工艺去除栅极上部的源漏极金属层，退火处理，形成源漏极欧姆接触，进而形成源极和漏极；
23、步骤七、步骤六之后沉积金属间介质层，然后完成后端通孔以及金属互联工艺，最终形成p沟道增强型氮化镓晶体管器件。
24、作为本专利技术进一步的方案：所述外延片通过提供衬底，并在衬底表面由下而上的依次外延生长成核层、缓冲层、高阻层、势垒层和第一沟道层的方式形成。
25、作为本专利技术进一步的方案：所述外延片通过外购或预制。
26、作为本专利技术进一步的方案：一种p沟道增强型氮化镓晶体管结构的制造方法，其特征在于，用于制造上述的p沟道增强型氮化镓晶体管结构，包括以下步骤：
27、步骤一、提供或制备外延片；
28、步骤二、在第一沟道层上沉积氮化硅形成栅极介质层，之后沉积多晶硅形成栅极，之后进行光刻栅极图形，刻蚀多晶硅形成多晶硅栅条；
29、步骤三、氧化多晶硅，在栅极外层形成一定厚度的氧化硅层，之后使用湿法腐蚀工艺去除源漏区的氮化硅介质；
30、步骤四、在源漏区选择性二次外延生长第二沟道层；
31、步骤五、沉积侧墙介质层形成栅极侧墙，之后回刻蚀到势垒层和栅极的顶部；
32、步骤六、沉积源漏极金属层，采用平坦化工艺去除栅极上部的源漏极金属层，退火处理，形成源漏极欧姆接触，进而形成源极和漏极；
33、步骤七、步骤六之后沉积金属间介质层，然后完成后端通孔以及金属互联工艺，最终形成p沟道增强型氮化镓晶体管器件。
34、与现有技术相比，本专利技术的有益效果：
35、本专利技术使用多晶硅作为栅极金属，且使用二次外延工艺在栅极金属两侧形成二维空穴气(2dhg)作为栅-源和栅-漏间接入区域，可以形成增强型p沟道器件，并结合侧墙工艺和自对准工艺形成小尺寸p沟道增强型氮化镓晶体管(栅、源、漏的设置都是通过侧墙间隔开，由于侧墙比较薄可以使得栅源，栅漏间距非常小，而且间距仅由薄膜厚度控制器件结构的重复性比较高)，降低器件工作电压，并进一步的可以提高电路密度。
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1.一种P沟道增强型氮化镓晶体管结构，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种P沟道增强型氮化镓晶体管结构，其特征在于，所述外延片包括衬底(1)，所述衬底(1)上方设置有成核层(2)，所述成核层(2)上方设置有缓冲层(3)，所述缓冲层(3)上方设置有高阻层(4)，所述高阻层(4)上方设置有势垒层(5)，所述势垒层(5)上方设置有第一沟道层(6)。
3.根据权利要求2所述的一种P沟道增强型氮化镓晶体管结构，其特征在于，所述第二沟道层(10)的底部与所述第一沟道层(6)相接，所述第二沟道层(10)的内侧端与栅极介质层(7)和栅极侧墙(11)相接，所述源极(12)和所述漏极(13)与所述第二沟道层(10)相接。
4.根据权利要求2所述的一种P沟道增强型氮化镓晶体管结构，其特征在于，所述成核层(2)为氮化镓层或氮化铝层，所述缓冲层(3)为AlxGaN层，其中，0<x<1，所述高阻层(4)为掺杂铁或碳的氮化镓层，所述势垒层(5)为AlGaN层，所述第一沟道层(6)为InGaN层，厚度为5～15nm。
5.根据权利要求1所述
6.根据权利要求1所述的一种P沟道增强型氮化镓晶体管结构，其特征在于，所述栅极(8)为多晶硅层，厚度为500～1000nm，所述栅极侧墙(11)为二氧化硅单层或者二氧化硅/氮化硅多层结构，厚度为200～500nm。
7.根据权利要求1所述的一种P沟道增强型氮化镓晶体管结构，其特征在于，所述源极(12)和所述漏极(13)均为Pt/Al或Ni/Al叠层结构。
8.一种P沟道增强型氮化镓晶体管结构的制造方法，其特征在于，用于制造如权利要求1-7任一项所述的P沟道增强型氮化镓晶体管结构，包括以下步骤：
9.根据权利要求8所述的一种P沟道增强型氮化镓晶体管结构的制造方法，其特征在于，所述外延片的制备方法为：提供衬底(1)，并在衬底(1)表面由下而上的依次外延生长成核层(2)、缓冲层(3)、高阻层(4)、势垒层(5)和第一沟道层(6)。
10.一种P沟道增强型氮化镓晶体管结构的制造方法，其特征在于，用于制造如权利要求1-7任一项所述的P沟道增强型氮化镓晶体管结构，包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种p沟道增强型氮化镓晶体管结构，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种p沟道增强型氮化镓晶体管结构，其特征在于，所述外延片包括衬底(1)，所述衬底(1)上方设置有成核层(2)，所述成核层(2)上方设置有缓冲层(3)，所述缓冲层(3)上方设置有高阻层(4)，所述高阻层(4)上方设置有势垒层(5)，所述势垒层(5)上方设置有第一沟道层(6)。
3.根据权利要求2所述的一种p沟道增强型氮化镓晶体管结构，其特征在于，所述第二沟道层(10)的底部与所述第一沟道层(6)相接，所述第二沟道层(10)的内侧端与栅极介质层(7)和栅极侧墙(11)相接，所述源极(12)和所述漏极(13)与所述第二沟道层(10)相接。
4.根据权利要求2所述的一种p沟道增强型氮化镓晶体管结构，其特征在于，所述成核层(2)为氮化镓层或氮化铝层，所述缓冲层(3)为alxgan层，其中，0<x<1，所述高阻层(4)为掺杂铁或碳的氮化镓层，所述势垒层(5)为algan层，所述第一沟道层(6)为ingan层，厚度为5～15nm。
5.根据权利要求1所述的一种p沟道增强型氮化镓晶体管结构，其特征在于，所述栅极介质...
【专利技术属性】
技术研发人员：李海滨，
申请(专利权)人：合肥荃智空天信息超高频半导体研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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