三安光電提出的此項專利涉及氮化鎵晶體管的制備工藝，解決了現(xiàn)有方法中常規(guī)金屬材料熱穩(wěn)定性和散熱差、工藝復雜的缺陷。

集微網(wǎng)消息，三安光電主要從事化合物半導體材料的研發(fā)與應用，以氮化鎵（GaN）等半導體新材料所涉及的外延片、芯片為核心主業(yè)，是國家科技部及信息產(chǎn)業(yè)部認定的"半導體照明工程龍頭企業(yè)"，掌握的產(chǎn)品核心技術及研發(fā)能力均達到國際同類產(chǎn)品的技術水平。

氮化鎵是第三代半導體的代表，具有寬禁帶、高擊穿場強、高飽和電子漂移速率等優(yōu)異的電學特性，在半導體器件領域逐漸受到重視。其中GaN基高電子遷移率晶體管器件更是成為高頻、高壓、高溫和大功率應用方面的首選。GaN基晶體管經(jīng)常在高電流與高電壓的狀態(tài)下工作，因此柵極的熱穩(wěn)定性與散熱性十分重要，而普通的金屬材料如鎢、鉬等有著熱穩(wěn)定性差或者肖特基接觸問題，通常難以達到需求；另一方面，當GaN晶體管實現(xiàn)增強型工作時，組件的穩(wěn)定性與制作過程也存在諸多問題，難以實際應用。

針對這一問題，三安半導體早在2015年就提出一項名為“一種氮化鎵基場效應管及其制備方法”的發(fā)明專利（申請?zhí)枺?01510057890.4），申請人為廈門市三安集成電路有限公司。此專利主要針對現(xiàn)有技術不足，提供一種以類鉆碳作為柵極材料的高離子遷移率氮化鎵基場效應管與制作過程。

圖1 GaN晶體管實例

圖1為此專利展示的一種氮化硅晶體管實例，從下到上依次層疊有襯底101、緩沖層102、氮化鎵層103、氮化鋁鎵層104，其中氮化鋁鎵層的上表面設置有源極105和漏極106，以及位于源極和漏極之間的絕緣層107，其中絕緣層主要成分為氧化物，如Pr2O3、La2O3等。絕緣層上設置有柵極108和金屬電極層109，并在整體結構上方覆蓋有鈍化層110，金屬電極層可以為Ti、Ni、Cu、Al等金屬或金屬組合，柵極由導電類鉆碳（DLC）制成，具有良好的導電性能；而鈍化層可以為SiO2、SiNx或絕緣鉆碳，具有絕緣特性。在鈍化層、源極、漏極以及金屬電極的上方分別設有開口，并在開口處分別設置加厚電極。該晶體管在零柵偏壓下，氮化鎵層與氮化鎵鋁層之間自然形成二維電子氣層，屬于耗盡型晶體管，有利于抑制漏電流，提高可靠性。

在進行氮化鎵晶體管制備時，首先在襯底101上依次外延形成緩沖層102、氮化鎵層103及氮化鋁鎵層104，形成試片。緊接著將試片進行清洗，并將其利用干蝕刻的方式將器件主動區(qū)外的外延層蝕刻干凈，并用電子束蒸鍍機在主動區(qū)氮化鋁鎵層表面的兩個區(qū)域依次蒸鍍Ti/Al/Ni/Au多個金屬層，蒸鍍后放入快速退火機，使得金屬與蒸鍍氮化鋁鎵層形成歐姆接觸，形成源極和漏極。然后在氮化鋁鎵層表面的源極和漏極之間沉積上絕緣層，并在絕緣層上通過磁控濺鍍、離子蒸鍍或化學氣相沉積等方法沉積導電類鉆碳形成柵極。接著在柵極上蒸鍍金屬電極層，利用原子層沉積、濺射或等離子體增強化學氣相沉積法沉積鈍化層并覆蓋上述結構，最后在源極、漏極和金屬電極層頂端分別鍍上加厚電極，完成晶體管制備過程。

而在某些增強型晶體管制備過程中，可以將柵極處的厚度變薄，通過設置合適的溝槽深度，降低了柵極區(qū)離子濃度，使其在柵偏壓下不導通，從而通過對氮化鋁鎵層和溝槽的設置形成增強型晶體管。

三安光電提出的此項專利涉及氮化鎵晶體管的制備工藝，解決了現(xiàn)有方法中常規(guī)金屬材料熱穩(wěn)定性和散熱差、工藝復雜的缺陷。