【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本申請(qǐng)涉及半導(dǎo)體，尤其涉及一種芯片及其制備方法、電子設(shè)備。
技術(shù)介紹
1、源于氮化鎵(gan)材料更好的開(kāi)關(guān)特性、更快的開(kāi)關(guān)頻率、更低的損耗，gan高電子遷移率晶體管(high?electron?mobility?transistor，hemt)具有體積小、更輕、更高效、更節(jié)能等優(yōu)點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于各種電子設(shè)備中。
2、而由于高濃度二維電子氣(two-dimensional?electron?gas，2deg)的存在，零偏壓下，肖特基柵極無(wú)法耗盡溝道層中的2deg。即，以gan?hemt為例，當(dāng)柵極電壓為零時(shí)，溝道層中仍有電流通過(guò)，需要向柵極施加負(fù)電壓，以耗盡柵極下的2deg，將gan?hemt置于關(guān)斷狀態(tài)。gan?hemt應(yīng)用于電路時(shí)，會(huì)降低電路的安全性、增加電路設(shè)計(jì)的復(fù)雜度，同時(shí)增大功耗。
3、p-gan柵技術(shù)是在柵下增加p-gan層，將2deg溝道位置的能帶抬高，使溝道中的2deg被耗盡，從而實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)型。該技術(shù)的難點(diǎn)主要在于，需要對(duì)幾十納米的p-gan層進(jìn)行刻蝕，對(duì)刻蝕工藝的粗糙度、均勻性、以及選擇性提出挑戰(zhàn)，易造成刻蝕不均勻和界面損傷(包括界面態(tài)、懸掛鍵等)的問(wèn)題，若出現(xiàn)界面損傷，將引起柵極通過(guò)p-gan側(cè)壁漏電的問(wèn)題，影響時(shí)間相關(guān)柵極擊穿(time-dependent?gate?breakdown，tdgb)柵可靠性。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N，可以利用第一氧化層阻隔柵極傳輸至第一摻雜帽層的漏電，防止柵極的漏電進(jìn)一步傳輸
2、第一方面，本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N芯片，該芯片包括晶體管，晶體管包括依次設(shè)置在襯底上的溝道層、第一摻雜帽層、以及柵極。晶體管還包括第一氧化層，第一氧化層位于第一摻雜帽層外圍、并環(huán)繞第一摻雜帽層；第一氧化層的材料和第一摻雜帽層的材料具有至少兩種相同元素。
3、本申請(qǐng)中，可以通過(guò)對(duì)第一摻雜帽層外圍的第二摻雜帽層進(jìn)行熱氧化，來(lái)實(shí)現(xiàn)第一氧化層的材料和第一摻雜帽層的材料包括至少兩種相同元素。其中，第一摻雜帽層和第二摻雜帽層的材料相同。對(duì)第二摻雜帽層進(jìn)行熱氧化的過(guò)程中，活潑的懸掛鍵變?yōu)殁g化的化合物，該化合物即為第一氧化層，第一氧化層可以修復(fù)摻雜帽層圖案的表面損傷、減少界面態(tài)。又因?yàn)榈谝谎趸瘜游挥诘谝粨诫s帽層外圍，并環(huán)繞第一摻雜帽層，因此，可以利用第一氧化層阻隔柵極傳輸至第一摻雜帽層的漏電，防止柵極的漏電進(jìn)一步傳輸至源極和漏極，從而提高tdgb柵可靠性，提高晶體管的性能。
4、例如，先沉積一整層摻雜帽層。接著，交替向腔室內(nèi)通入刻蝕氣體和含氧氣體，以實(shí)現(xiàn)交替對(duì)摻雜帽層進(jìn)行干法刻蝕和熱氧化。在此過(guò)程中，含氧氣體逐漸從摻雜帽層的側(cè)壁進(jìn)入部分摻雜帽層中。
5、完成干法刻蝕后，摻雜帽層中剩余的部分為摻雜帽層圖案，摻雜帽層圖案包括第一摻雜帽層和位于第一摻雜帽層外圍的第二摻雜帽層。熱氧化過(guò)程中，含氧氣體進(jìn)入第二摻雜帽層中，與第二摻雜帽層的材料發(fā)生熱氧化反應(yīng)，第二摻雜帽層被熱氧化為第一氧化層，從而實(shí)現(xiàn)第一氧化層的材料和第一摻雜帽層的材料包括至少兩種相同元素。即，第二摻雜帽層的材料不再與第一摻雜帽層的材料相同，而是被熱氧化為第一氧化層。
6、又例如，先沉積一整層摻雜帽層，接著，對(duì)摻雜帽層進(jìn)行刻蝕，得到摻雜帽層圖案，摻雜帽層圖案包括第一摻雜帽層和位于第一摻雜帽層外圍的第二摻雜帽層，第二摻雜帽層的材料與第一摻雜帽層的材料相同，第二摻雜帽層的圖案與待形成的氧化層的圖案相同。
7、接著，通入含氧氣體，含氧氣體進(jìn)入第二摻雜帽層中，與第二摻雜帽層發(fā)生熱氧化反應(yīng)，第二摻雜帽層被熱氧化為第一氧化層，從而實(shí)現(xiàn)第一氧化層的材料和第一摻雜帽層的材料包括至少兩種相同元素。
8、在一些可能實(shí)現(xiàn)的方式中，所述晶體管還包括第二氧化層；第二氧化層位于第一氧化層外圍，并環(huán)繞第一氧化層。
9、例如，先沉積一整層摻雜帽層，接著，對(duì)摻雜帽層進(jìn)行刻蝕，得到摻雜帽層圖案，摻雜帽層圖案包括第一摻雜帽層和第二摻雜帽層。接著，在摻雜帽層圖案外圍形成第二氧化層，在高溫條件下，第二氧化層中的氧元素逐漸進(jìn)入第二摻雜帽層中，與第二摻雜帽層發(fā)生熱氧化反應(yīng)，第二摻雜帽層被熱氧化為第一氧化層，從而實(shí)現(xiàn)第一氧化層的材料和第一摻雜帽層的材料包括至少兩種相同元素。
10、在一些可能實(shí)現(xiàn)的方式中，第一摻雜帽層可以是p型帽層，p型帽層具有高閾值電壓的優(yōu)點(diǎn)，高閾值電壓可以使增強(qiáng)型特性更穩(wěn)定，控制起來(lái)更容易。p型帽層可以是上述p-gan帽層、或p-ingan帽層、p-algan帽層等。當(dāng)然，根據(jù)實(shí)際需求，摻雜帽層也可以是其他，本申請(qǐng)對(duì)此不作限定。
11、例如，第一摻雜帽層的材料包括p-gan，則第一氧化層的材料可以包括gaxoynz。其中，gaxoynz由p-gan與氧發(fā)生反應(yīng)得到，x、y、z均大于0。
12、在一些可能實(shí)現(xiàn)的方式中，若溝道層直接生長(zhǎng)在襯底上，則溝道層的邊緣可能翹曲?；诖?，晶體管還可以包括設(shè)置于襯底與溝道層之間的成核層，成核層的材料可以包括aln。通過(guò)在形成溝道層之前，先形成成核層，再使溝道層生長(zhǎng)在成核層上，可以避免溝道層翹曲問(wèn)題。
13、在一些可能實(shí)現(xiàn)的方式中，若本申請(qǐng)?zhí)峁┑木w管用于高擊穿電壓的應(yīng)用場(chǎng)景下，則晶體管還包括超晶格耐壓層，超晶格耐壓層設(shè)置于襯底與溝道層之間。在晶體管包括成核層的情況下，超晶格耐壓層設(shè)置于成核層與溝道層之間。超晶格耐壓層可以包括交替設(shè)置的多層第一超晶格耐壓層和多層第二超晶格耐壓層，第一超晶格耐壓層和第二超晶格耐壓層的材料可以包括algan、aln、gan等。
14、由于超晶格耐壓層的禁帶寬度大于溝道層的禁帶寬度，因此，超晶格耐壓層的耐壓性高于溝道層的耐壓性，從而利用超晶格耐壓層來(lái)提高晶體管的整體耐壓性。
15、在一些可能實(shí)現(xiàn)的方式中，晶體管還包括aln插入層，aln插入層設(shè)置于溝道層與勢(shì)壘層之間?？梢岳脺系缹优c勢(shì)壘層形成異質(zhì)結(jié)，從而通過(guò)異質(zhì)結(jié)形成二維電子器。
16、在一些可能實(shí)現(xiàn)的方式中，晶體管還包括源極和漏極，芯片還包括鈍化層。源極和漏極位于溝道層上，且分設(shè)于第一氧化層相對(duì)兩側(cè)；鈍化層設(shè)置于源極與第一氧化層之間、以及漏極與第一氧化層之間。
17、第二方面，本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N芯片的制備方法，包括：在襯底上形成溝道層。在溝道層上形成摻雜帽層，對(duì)摻雜帽層進(jìn)行刻蝕和熱氧化，得到第一摻雜帽層和第一氧化層；第一摻雜帽層的材料與摻雜帽層圖案的材料相同，第一氧化層位于第一摻雜帽層外圍、并環(huán)繞第一摻雜帽層。在第一摻雜帽層上形成柵極。
18、本申請(qǐng)中，可以通過(guò)對(duì)摻雜帽層外圍進(jìn)行刻蝕和熱氧化，來(lái)實(shí)現(xiàn)第一氧化層的材料和第一摻雜帽層的材料包括至少兩種相同元素。其中，第一摻雜帽層和第二摻雜帽層的材料相同。對(duì)第二摻雜帽層進(jìn)行熱氧化的過(guò)程中，活潑的懸掛鍵變?yōu)殁g化的化合物，該化合物即為第一氧化層，第一氧化層可以修復(fù)摻雜帽層圖案的表面損傷、減少界面態(tài)。又因?yàn)榈谝谎趸瘜游挥诘谝槐疚臋n來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種芯片，其特征在于，包括晶體管，所述晶體管包括依次設(shè)置在襯底上的溝道層、第一摻雜帽層、以及柵極；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的芯片，其特征在于，所述所述晶體管還包括第二氧化層；所述第二氧化層位于所述第一氧化層外圍，并環(huán)繞所述第一氧化層。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的芯片，其特征在于，所述第一摻雜帽層的材料包括p-GaN，所述第一氧化層的材料包括GaxOyNz；
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的芯片，其特征在于，所述晶體管還包括成核層，所述成核層設(shè)置于所述襯底與所述溝道層之間；和/或，
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的芯片，其特征在于，所述晶體管還包括勢(shì)壘層，所述勢(shì)壘層設(shè)置于所述溝道層與所述第一摻雜帽層之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的芯片，其特征在于，所述晶體管還包括AlN插入層，所述AlN插入層設(shè)置于所述溝道層與所述勢(shì)壘層之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的芯片，其特征在于，所述晶體管還包括源極和漏極，所述芯片還包括鈍化層；
8.一種芯片的制備方法，其特征在于，包括：
9.
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的芯片的制備方法，其特征在于，所述交替對(duì)所述摻雜帽層進(jìn)行多次干法刻蝕和至少一次熱氧化，得到所述第一摻雜帽層和所述第一氧化層，包括：
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的芯片的制備方法，其特征在于，所述在所述溝道層上形成摻雜帽層，對(duì)所述摻雜帽層進(jìn)行刻蝕和熱氧化，得到第一摻雜帽層和第一氧化層，包括：
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的芯片的制備方法，其特征在于，所述對(duì)所述摻雜帽層進(jìn)行干法刻蝕之后，所述對(duì)所述摻雜帽層圖案進(jìn)行熱氧化之前，所述芯片的制備方法還包括：
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的芯片的制備方法，其特征在于，所述在所述溝道層上形成摻雜帽層，對(duì)所述摻雜帽層進(jìn)行刻蝕和熱氧化，得到第一摻雜帽層和第一氧化層，包括：
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的芯片的制備方法，其特征在于，所述對(duì)所述摻雜帽層進(jìn)行干法刻蝕之后，所述在所述摻雜帽層圖案外圍形成第二氧化層之前，所述芯片的制備方法還包括：
15.一種電子設(shè)備，其特征在于，包括電路板和權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的芯片，所述芯片設(shè)置于所述電路板上。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種芯片，其特征在于，包括晶體管，所述晶體管包括依次設(shè)置在襯底上的溝道層、第一摻雜帽層、以及柵極；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的芯片，其特征在于，所述所述晶體管還包括第二氧化層；所述第二氧化層位于所述第一氧化層外圍，并環(huán)繞所述第一氧化層。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的芯片，其特征在于，所述第一摻雜帽層的材料包括p-gan，所述第一氧化層的材料包括gaxoynz；
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的芯片，其特征在于，所述晶體管還包括成核層，所述成核層設(shè)置于所述襯底與所述溝道層之間；和/或，
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的芯片，其特征在于，所述晶體管還包括勢(shì)壘層，所述勢(shì)壘層設(shè)置于所述溝道層與所述第一摻雜帽層之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的芯片，其特征在于，所述晶體管還包括aln插入層，所述aln插入層設(shè)置于所述溝道層與所述勢(shì)壘層之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的芯片，其特征在于，所述晶體管還包括源極和漏極，所述芯片還包括鈍化層；
8.一種芯片的制備方法，其特征在于，包括：
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的芯片的制備方法，其特征在于，所述在所述溝道...
【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：段煥濤，倪茹雪，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：華為技術(shù)有限公司，
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