本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體器件技術(shù)，特別是涉及雙向開(kāi)關(guān)晶體管的制作方法和雙向開(kāi)關(guān)晶體管。

背景技術(shù)：

雙向開(kāi)關(guān)是一種雙向通電、對(duì)正負(fù)兩極性電壓都具有耐壓性的開(kāi)關(guān)。

現(xiàn)有技術(shù)中，雙向開(kāi)關(guān)一般是由兩個(gè)igbt反向并聯(lián)而成，每個(gè)igbt還需要連接續(xù)流二極管，為igbt提供反向工作電流。

但是現(xiàn)有技術(shù)中的雙向開(kāi)關(guān)中，由于雙向開(kāi)關(guān)包括兩個(gè)igbt和兩個(gè)續(xù)流二極管，器件的數(shù)量多，兩個(gè)igbt是單獨(dú)制造封裝的器件，由于工藝和封裝特性，兩個(gè)igbt之間的導(dǎo)通電壓并不完全一致，因而兩個(gè)igbt之間存導(dǎo)通電壓偏移的問(wèn)題，而導(dǎo)通電壓存在偏移就會(huì)造成導(dǎo)通損耗增大。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種雙向開(kāi)關(guān)晶體管，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中的雙向開(kāi)關(guān)中兩個(gè)igbt之間的導(dǎo)通電壓不一致導(dǎo)致的導(dǎo)通電壓存在偏移增大了導(dǎo)通損耗的問(wèn)題。

本發(fā)明一方面提供了一種雙向開(kāi)關(guān)晶體管，包括：基底；

在所述基底上形成的第一歐姆接觸層、第二歐姆接觸層、第一柵極連接金屬層、第二柵極連接金屬層，其中，第一柵極連接金屬層和第二柵極連接金屬層均位于所述第一歐姆接觸層和第二歐姆接觸層之間；

在所述第一歐姆接觸層與所述第一柵極連接金屬層之間、所述第一柵極連接金屬層與所述第二柵極連接金屬層之間、所述第二柵極連接金屬層與所述第二歐姆接觸層之間形成的保護(hù)層；

在所述第一柵極連接金屬層上形成的第一柵極金屬層和所述第二柵極連 接金屬層上形成的第二柵極金屬層。

本發(fā)明的另一方面提供一種雙向開(kāi)關(guān)晶體管的制作方法，包括：在基底上形成第一柵極連接金屬層和第二柵極連接金屬層；

在所述第一柵極連接金屬層的兩側(cè)和所述第二柵極連接金屬層的兩側(cè)形成保護(hù)層；

刻蝕所述保護(hù)層，以形成源端接觸孔和漏端接觸孔，其中，所述第一柵極連接金屬層和第二柵極連接金屬層均位于所述源端接觸孔和所述漏端接觸孔之間；

在所述源端接觸孔中形成第一歐姆接觸層，在所述漏端接觸孔中形成第二歐姆接觸層；

在所述第一柵極連接金屬層上形成第一柵極金屬層，在所述第二柵極連接金屬層上形成第二柵極金屬層。

本發(fā)明提供的雙向開(kāi)關(guān)晶體管的制作方法和雙向開(kāi)關(guān)晶體管，從效果上來(lái)看可以視為包括兩個(gè)晶體管，由于兩個(gè)晶體管共用了第一歐姆接觸層和第二歐姆接觸層，即共用了源極和漏極，并且該晶體管結(jié)構(gòu)上相互對(duì)稱，因此沒(méi)有導(dǎo)通電壓的偏移，導(dǎo)通損耗小。并且由于共用了源極和漏極，與現(xiàn)有技術(shù)的雙向開(kāi)關(guān)相比，使得整個(gè)晶體管的集成度變高，有效的減小了晶體管的尺寸。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例一提供的雙向開(kāi)關(guān)晶體管的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例三提供的雙向開(kāi)關(guān)晶體管的制作方法的流程圖；

圖3a-3k為本發(fā)明實(shí)施例四提供的制作雙向開(kāi)關(guān)晶體管的各步驟的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖標(biāo)記

1-基底；21-第一歐姆接觸層；

22-第二歐姆接觸層；31-第一柵極連接金屬層；

32-第二柵極連接金屬層；4-保護(hù)層；

51-第一柵極金屬層；52-第二柵極金屬層；

41-源端接觸孔；42-漏端接觸孔

7-氧化層；2-歐姆層；

具體實(shí)施方式

實(shí)施例一

本實(shí)施例提供一種雙向開(kāi)關(guān)晶體管，圖1為本發(fā)明實(shí)施例一提供的雙向開(kāi)關(guān)晶體管的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1所示，該雙向開(kāi)關(guān)晶體管包括：基底1、在基底1上形成的第一歐姆接觸層21、第二歐姆接觸層22、第一柵極連接金屬層31、第二柵極連接金屬層32、其中，第一柵極連接金屬層31和第二柵極連接金屬層32均位于第一歐姆接觸層21和第二歐姆接觸層22之間。

還包括：在第一歐姆接觸層21與第一柵極連接金屬層31之間、第一柵極連接金屬層31與第二柵極連接金屬層32之間、第二柵極連接金屬層32與第二歐姆接觸層22之間形成的保護(hù)層4、在第一柵極連接金屬層31上形成的第一柵極金屬層51和第二柵極連接金屬層32上形成的第二柵極金屬層52。

第一柵極金屬層51和第二柵極金屬層52相當(dāng)于雙向開(kāi)關(guān)晶體管的柵極。

另外，第一歐姆接觸層21和第二歐姆接觸層22均是復(fù)合金屬層。當(dāng)基底1與該復(fù)合金屬層接觸時(shí)，勢(shì)壘寬度變得很薄，電子穿越勢(shì)壘產(chǎn)生隧道電流，此時(shí)可以視為金屬和基底之間的接觸為歐姆接觸。其中，第一歐姆接觸層21相當(dāng)于雙向開(kāi)關(guān)晶體管的源極，第二歐姆接觸層21相當(dāng)于雙向開(kāi)關(guān)晶體管的漏極。

本實(shí)施例中提供的雙向開(kāi)關(guān)晶體管中，從效果上來(lái)看可以視為包括兩個(gè)晶體管，其中一個(gè)是由第一歐姆接觸層21、第一柵極金屬層51、第二歐姆金屬層22組成的，另外一個(gè)是由第一歐姆結(jié)束層21、第二柵極金屬層51、第二歐姆金屬層22組成的，可以看出，這兩個(gè)晶體管共用了第一歐姆接觸層21和第二歐姆接觸層22，即共用了源極和漏極，該雙向開(kāi)關(guān)晶體管共用了部分有源區(qū)，在結(jié)構(gòu)上相互對(duì)稱，因此沒(méi)有導(dǎo)通電壓的偏移，導(dǎo)通損耗小，并且由于共用了源極和漏極，與現(xiàn)有技術(shù)的雙向開(kāi)關(guān)相比，使得整個(gè)晶體管的集成度變高，有效的減小了晶體管的尺寸。

本實(shí)施例提供的雙向開(kāi)關(guān)晶體管中，由于共用了第一歐姆接觸層21和第 二歐姆接觸層22，即共用了源極和漏極，并且該晶體管結(jié)構(gòu)上相互對(duì)稱，因此沒(méi)有導(dǎo)通電壓的偏移，導(dǎo)通損耗小。并且由于共用了源極和漏極，與現(xiàn)有技術(shù)的雙向開(kāi)關(guān)相比，使得整個(gè)晶體管的集成度變高，有效的減小了晶體管的尺寸。

實(shí)施例二

本實(shí)施例是對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)一步的解釋說(shuō)明。

其中，可選的，基底1包括硅襯底、在硅襯底上依次生長(zhǎng)的氮化鎵緩沖層及鋁鎵氮?jiǎng)輭緦印?/p>

第一柵極連接金屬層31和第二柵極連接金屬層32作為柵極的連接介質(zhì)，即柵介質(zhì)，可選的，可以為p型摻雜的algan。

其中，algan和gan異質(zhì)結(jié)處可以形成高濃度、高遷移率的二維電子氣，同時(shí)異質(zhì)結(jié)對(duì)二維電子氣具有良好的調(diào)節(jié)作用。

另外，gan具有大禁帶寬度、高電子飽和速率、高擊穿電場(chǎng)，較高熱導(dǎo)率，耐腐蝕和抗輻射性能，可以抗高壓、高頻、高溫、大功率和輻照環(huán)境。

可選的，第一歐姆接觸層21和第二歐姆接觸層22均包括：第一鈦層，鋁層，第二鈦層及氮化鈦層。

其中，第一鈦層和第二鈦層的厚度相等，均為150埃-250埃，鋁層的厚度為1100埃-1300埃，所述氮化鈦層的厚度為150埃-250埃。

優(yōu)選的，第一鈦層和第二鈦層的厚度為200埃，鋁層的厚度為1200埃，氮化鈦層的厚度為200埃。

第一柵極金屬層51和第二柵極金屬層52均包括：鎳層和銅層。

可選的，保護(hù)層4可以為氮化硅層，保護(hù)層4能夠阻擋雜質(zhì)離子向基底1擴(kuò)散。進(jìn)一步的，為了使得保護(hù)效果更好，保護(hù)層4可以為氮化硅層和氧化硅層的復(fù)合層，氮化硅層和氧化硅層依次形成在基底1上。

其中，氧化硅層是以正硅酸乙酯溶液為源，用等離子體增強(qiáng)化學(xué)汽相淀積法淀積的。氧化硅層可以保護(hù)基底不受機(jī)械擦傷，保證器件的穩(wěn)定性。

本實(shí)施例提供的雙向開(kāi)關(guān)晶體管中，其中，由于共用了第一歐姆接觸層21和第二歐姆接觸層22，即共用了源極和漏極，并且該晶體管結(jié)構(gòu)上相互對(duì)稱，因此沒(méi)有導(dǎo)通電壓的偏移，導(dǎo)通損耗小。另外，由于基底材料中包括氮化鎵，其中，氮化鎵和第一柵極連接金屬31和第二柵極連接金屬31之間可 以形成高濃度、高遷移率的二維電子氣，因此，可以更好的實(shí)現(xiàn)雙向開(kāi)關(guān)晶體管的導(dǎo)通性能。

實(shí)施例三

本實(shí)施例提供一種雙向開(kāi)關(guān)晶體管的制作方法，本實(shí)施例的雙向開(kāi)關(guān)晶體管的制作方法可以用于制造上述實(shí)施例中的雙向開(kāi)關(guān)晶體管。如圖2所示，圖2為本發(fā)明實(shí)施例三提供的雙向開(kāi)關(guān)晶體管的制作方法的流程圖，該雙向開(kāi)關(guān)晶體管的制作方法，包括：

步驟101，在基底1上形成第一柵極連接金屬層31和第二柵極連接金屬層32。

其中，基底1包括硅襯底、在硅襯底上依次生長(zhǎng)的氮化鎵緩沖層及鋁鎵氮?jiǎng)輭緦印．?dāng)然，基底1也可以為其他半導(dǎo)體材料，對(duì)于基底1的制造工藝并不加以限定。

第一柵極連接金屬層31和第二柵極連接金屬層32作為柵極的連接介質(zhì)，即柵介質(zhì)，可選的，可以為p型摻雜的algan。

步驟102，在第一柵極連接金屬層31的兩側(cè)和第二柵極連接金屬層32的兩側(cè)形成保護(hù)層4。

可選的，保護(hù)層4可以為氮化硅層，保護(hù)層4能夠阻擋雜質(zhì)離子向基底擴(kuò)散。進(jìn)一步的，為了使得保護(hù)效果更好，保護(hù)層4可以為氮化硅層和氧化硅層的復(fù)合層，氮化硅層和氧化硅層依次形成在基底1上。

其中，氧化硅層是以正硅酸乙酯溶液為源，用等離子體增強(qiáng)化學(xué)汽相淀積法淀積的。氧化硅層可以保護(hù)基底不受機(jī)械擦傷，保證器件的穩(wěn)定性。

步驟103，刻蝕保護(hù)層4，以形成源端接觸孔41和漏端接觸孔42，其中，第一柵極連接金屬層51和第二柵極連接金屬層52均位于源端接觸孔41和漏端接觸孔42之間。

步驟104，在源端接觸孔41中形成第一歐姆接觸層21，在漏端接觸孔42中形成第二歐姆接觸層22。

第一歐姆接觸層41和所述第二歐姆接觸層41均是復(fù)合金屬層。當(dāng)基底1與該復(fù)合金屬層接觸時(shí)，勢(shì)壘寬度變得很薄，電子穿越勢(shì)壘產(chǎn)生隧道電流，此時(shí)可以視為金屬和基底之間的接觸為歐姆接觸。

步驟105，在第一柵極連接金屬層上形成第一柵極金屬層，在第二柵極 連接金屬層上形成第二柵極金屬層。

本實(shí)施例中提供的雙向開(kāi)關(guān)晶體管制作方法中，從效果上來(lái)看可以視為同時(shí)形成了兩個(gè)晶體管，其中一個(gè)是由第一歐姆接觸層21、第一柵極金屬層51、第二歐姆金屬層22組成的，另外一個(gè)是由第一歐姆結(jié)束層21、第二柵極金屬層51、第二歐姆金屬層22組成的，這兩個(gè)晶體管共用了第一歐姆接觸層21和第二歐姆接觸層22，即共用了源極和漏極，該雙向開(kāi)關(guān)晶體管共用了部分有源區(qū)，在結(jié)構(gòu)上相互對(duì)稱，因此沒(méi)有導(dǎo)通電壓的偏移，導(dǎo)通損耗小，并且由于共用了源極和漏極，與現(xiàn)有技術(shù)的雙向開(kāi)關(guān)相比，使得整個(gè)晶體管的集成度變高，有效的減小了晶體管的尺寸。

本實(shí)施例提供的雙向開(kāi)關(guān)晶體管的制作方法中，同時(shí)形成了兩個(gè)晶體管由于兩個(gè)晶體管共用了第一歐姆接觸層21和第二歐姆接觸層22，即共用了源極和漏極，并且該晶體管結(jié)構(gòu)上相互對(duì)稱，因此沒(méi)有導(dǎo)通電壓的偏移，導(dǎo)通損耗小。并且由于共用了源極和漏極，與現(xiàn)有技術(shù)的雙向開(kāi)關(guān)相比，使得整個(gè)晶體管的集成度變高，有效的減小了晶體管的尺寸。

實(shí)施例四

本實(shí)施例是對(duì)上述方法實(shí)施例進(jìn)一步的解釋說(shuō)明。如圖3a至3k所示，圖3a-3k為本發(fā)明實(shí)施例四提供的制作雙向開(kāi)關(guān)晶體管的各步驟的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。

如圖3a所示，在基底1上形成氧化層7。

其中，以氧化層7可以為氧化硅層，具體的，采用化學(xué)氣相沉積的方式形成上述氧化硅層。當(dāng)然，若基底1為其他類型的可氧化的材料，氧化層7也可以直接對(duì)基底1進(jìn)行氧化生成。

進(jìn)一步的，在基底1上形成第一柵極連接金屬層31和第二柵極連接金屬層32，具體的包括：

如圖3b所示，刻蝕氧化層7，在氧化層7上形成第一柵極接觸孔61和第二柵極接觸孔62。

具體的，刻蝕氧化層7采用的光刻工藝，對(duì)光刻膠進(jìn)行曝光、顯影，以曝光顯影后的光刻膠為掩膜，對(duì)氧化層7進(jìn)行刻蝕，從而形成第一柵極接觸孔61和第二柵極接觸孔62，刻蝕完成后，將光刻膠去除。

刻蝕工藝可以采用濕法刻蝕，優(yōu)選的，采用干法刻蝕，從而可以避免側(cè) 向腐蝕基底1。

進(jìn)一步的，在第一柵極接觸孔61內(nèi)形成第一柵極連接金屬層31，在第二柵極接觸孔62內(nèi)形成第二柵極連接金屬層32。

如圖3c所示，首先在氧化層7和第一柵極接觸孔61和第二柵極接觸孔62內(nèi)沉積連接金屬層3，具體的，可以采用化學(xué)氣相沉積沉積連接金屬層3。優(yōu)選的，采用磁控濺射鍍膜工藝沉積連接金屬層3。

如圖3d所示，去除掉所述氧化層7上的連接金屬層3，只保留第一柵極接觸孔61內(nèi)的第一柵極連接金屬層31和第二柵極接觸孔62內(nèi)的第二柵極連接金屬層32。

具體的，去除氧化層7上的連接金屬層具體可以采用光刻的方式，優(yōu)選的，也可以采用化學(xué)機(jī)械研磨進(jìn)行研磨，使得器件的表面更加平整。

最后，如圖3e所示，將基底1上的氧化層7去除。其中，氧化層7若為氧化硅層，則采用干法刻蝕，氧化硅層對(duì)干法刻蝕有很高的選擇比，從而可以在去除氧化層7時(shí)基底1不被刻蝕。

進(jìn)一步的，如圖3f所示，在第一柵極連接金屬層31的兩側(cè)和第二柵極連接金屬層32的兩側(cè)形成保護(hù)層4。具體的，在形成保護(hù)層4時(shí)，可以采用化學(xué)氣相沉積的方式，在基底和第一柵極連接金屬層31和第二柵極連接金屬層32上均沉積保護(hù)層4，進(jìn)一步的，采用化學(xué)機(jī)械研磨將第一柵極連接金屬層31和第二柵極連接金屬層32上的保護(hù)層4研磨掉。

其中，保護(hù)層4可以為氮化硅層和氧化硅層的復(fù)合層，具體的，可以先在基底上形成氮化硅層，然后形成氧化硅層。

如圖3g所示，刻蝕保護(hù)層4，以形成源端接觸孔41和漏端接觸孔42，其中，第一柵極連接金屬層31和第二柵極連接金屬層32均位于源端接觸孔41和所述漏端接觸孔42之間。

進(jìn)一步的，在源端接觸孔41中形成第一歐姆接觸層21，在漏端接觸孔42中形成第二歐姆接觸層22，具體的，包括：

如圖3h所示，在源端接觸孔41、漏端接觸孔42以及保護(hù)層4、第一柵極連接金屬層31及第二柵極連接金屬層32上形成歐姆層2。

進(jìn)一步的，對(duì)歐姆層2進(jìn)行高溫退火，高溫退火的溫度為800℃-1000℃，高溫退火是在氮?dú)鈼l件下進(jìn)行高溫退火。當(dāng)然，也可以是其他不與器件發(fā)生 化學(xué)反應(yīng)的氣體。

如圖3i所示，去除保護(hù)層4第一柵極連接金屬層31及第二柵極連接金屬層32上的歐姆層2，以使得在源端接觸孔41中形成第一歐姆接觸層21、在漏端接觸孔42中形成第二歐姆接觸層22。

具體的，去除保護(hù)層4第一柵極連接金屬層31及第二柵極連接金屬層32上的歐姆層2采用光刻的方式，在此不再贅述。

進(jìn)一步的，在第一柵極連接金屬層31上形成第一柵極金屬層51，在第二柵極連接金屬層32上形成第二柵極金屬層52，具體的，包括：

如圖3j所示，在第一歐姆接觸層21、第二歐姆接觸層22、保護(hù)層4、第一柵極連接金屬層31和第二柵極連接金屬層32上形成有柵極金屬層5。

具體的，采用磁控濺射鍍膜工藝沉積柵極金屬層5，當(dāng)然，也可以采用化學(xué)氣相沉積。可選的，柵極金屬層5包括鎳層和銅層。首先沉積鎳層，然后沉積銅層。

如圖3k所示，采用預(yù)設(shè)圖案刻蝕柵極金屬層5，去除在第一歐姆接觸層21、第二歐姆接觸層22、保護(hù)層4上的柵極金屬層，保留在第一柵極連接金屬層31上形成的第一柵極金屬層51，在第二柵極連接金屬層32上形成的第二柵極金屬層52。

本實(shí)施例提供的雙向開(kāi)關(guān)晶體管的制作方法中，同時(shí)形成了兩個(gè)晶體管由于兩個(gè)晶體管共用了第一歐姆接觸層21和第二歐姆接觸層22，即該晶體管共用了源極和漏極，并且該晶體管結(jié)構(gòu)上相互對(duì)稱，因此沒(méi)有導(dǎo)通電壓的偏移，導(dǎo)通損耗小。并且由于共用了源極和漏極，與現(xiàn)有技術(shù)的雙向開(kāi)關(guān)相比，使得整個(gè)晶體管的集成度變高，有效的減小了晶體管的尺寸。

最后應(yīng)說(shuō)明的是：以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。