高电子迁移率晶体管制造技术

本申请提供了一种HEMT。该HEMT包括依次叠置设置的衬底、第一半导体层和第二半导体层，且第二半导体层的材料的带隙宽度大于第一半导体层的材料的带隙宽度，HEMT还包括位于第二半导体层的远离第一半导体层的表面上的栅极和钝化层，钝化层包括位于栅极一侧且设置在第二半导体层的表面上的钝化部，钝化部的厚度小于栅极的厚度，HEMT还包括设置在钝化部的远离第二半导体层表面上的场板。该HEMT在提高器件的工作电压的同时保证了器件的寄生电容较小。

High electron mobility transistor

This application provides a HEMT. The HEMT includes a successively superimposed substrate, a first semiconductor layer and a second semiconductor layer, and the band gap width of the material in the second semiconductor layer is larger than that of the material in the first semiconductor layer. The HEMT also includes a gate and a passivation layer located on the surface of the second semiconductor layer far from the first semiconductor layer, and the passivation layer includes positions. On the side of the gate and on the surface of the second semiconductor layer, the thickness of the passivation part is less than the thickness of the gate. HEMT also includes a field plate located far from the surface of the second semiconductor layer at the passivation part. The HEMT improves the working voltage of the device while ensuring the parasitic capacitance of the device is small.

【技术实现步骤摘要】
高电子迁移率晶体管
本申请涉及半导体器件领域，具体而言，涉及一种HEMT。
技术介绍
GaNHEMT(HighElectronMobilityTransistor，高电子迁移率晶体管)是功率放大器的核心器件，随着器件应用领域的扩展，对于器件的工作电压提出了更高的要求，一般情况可以通过采用场板技术以及改善器件的材料特性达到增强电场的目的。场板是一种金属电极，目前，所采用的场板主要有源场板、栅场板以及悬浮栅等，场板主要通过影响栅边缘电场线的重新分布，降低栅边缘电场，提高器件的击穿电压，但是，这些场板技术在提高器件击穿电压的同时均增加了器件的寄生电容。尤其对于毫米波器件，源漏间距显著缩短，栅长进入μm级甚至nm阶段，如果通过增加场板来增强电场，这势必会导致器件的寄生电容大大增加，进而严重影响器件的频率特性，这对于高频率大功率的器件实现是不利的。因此，优化器件的场板对于毫米波器件高工作电压的实现成为当前业界的研究热点。在
技术介绍
部分中公开的以上信息只是用来加强对本文所描述技术的
技术介绍
的理解，因此，
技术介绍
中可能包含某些信息，这些信息对于本领域技术人员来说并未形成在本国已知的现有技术。
技术实现思路
本申请的主要目的在于提供一种HEMT，以解决现有技术中HEMT无法在增强电场的同时保证器件的寄生电容较小的问题。为了实现上述目的，根据本申请的一个方面，提供了一种HEMT，该HEMT包括依次叠置设置的衬底、第一半导体层和第二半导体层，且上述第二半导体层的材料的带隙宽度大于上述第一半导体层的材料的带隙宽度，上述HEMT还包括位于上述第二半导体层的远离上述第一半导体层的表面上的栅极和钝化层，上述钝化层包括位于上述栅极一侧且设置在上述第二半导体层的表面上的钝化部，上述钝化部的厚度小于上述栅极的厚度，上述HEMT还包括设置在上述钝化部的远离上述第二半导体层表面上的场板。进一步地，上述场板和上述栅极之间具有空气间隔。进一步地，上述空气间隔包括第一空气间隔，上述场板包括相互连接的第一场板部和第二场板部，上述第一场板部设置在上述钝化部的表面上且与上述栅极之间具有上述第一空气间隔，上述第二场板部位于上述第一场板部远离上述第二半导体层的一侧且与上述第一场板部之间具有夹角，且上述第二场板部至少罩设第一边界线以及第一表面中与上述第一边界线相邻的两个边界线的部分，上述第一表面为上述栅极的远离上述第二半导体层的表面，上述第一边界线为上述第一表面与上述栅极的靠近上述第一场板部的侧面的公共线。进一步地，上述空气间隔还包括第二空气间隔，上述第二场板部的靠近上述栅极的表面与上述栅极的远离上述第二半导体层的表面之间具有上述第二空气间隔。进一步地，上述钝化层覆盖上述第二半导体层的裸露表面和上述栅极的裸露表面，且上述钝化层中具有凹槽，上述凹槽与上述第二半导体层之间的上述钝化层形成上述钝化部，上述第一场板部位于上述凹槽中。进一步地，上述第一场板部的靠近上述栅极的侧壁与上述凹槽的靠近上述栅极的侧壁之间的间隔为上述第一空气间隔。进一步地，上述第一场板部的高度大于上述凹槽的深度。进一步地，上述场板为L型场板，上述第一场板部为竖直场板部，上述第二场板部为水平场板部。进一步地，上述第二场板部罩设在上述第一表面的远离上述第二半导体层的一侧。进一步地，上述HEMT还包括设置在上述第二半导体层的远离上述第一半导体层的表面上的两个电极，两个上述电极分别位于上述栅极的两侧，两个上述电极分别为源极和漏极。进一步地，上述第一场板部位于上述栅极和上述漏极之间。进一步地，上述钝化部的厚度在5～10nm之间。进一步地，上述钝化层的材料包括氮化硅。应用本申请的技术方案，上述的HEMT中，将场板设置在钝化部上即在垂直方向上缩短了场板和第二半导体层之间的距离，这样可以有效调节栅边缘的电场强度，拓宽耗尽层宽度，从而进一步提高器件的击穿电压，即提高器件的工作电压，增大器件的输出功率；且还能够有效地降低栅极的寄生电容。从而实现了提高器件的工作电压的同时保证了器件的寄生电容较小。附图说明构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：图1示出了根据本申请的HEMT的实施例的结构示意图；图2示出了本申请的另一种HEMT的实施例的结构示意图；图3示出了本申请的另一种HEMT的实施例的结构示意图；图4示出了本申请的一种HEMT与现有技术中的HEMT的电场强度分布示意图；以及图5示出了本申请的一种HEMT与现有技术中的HEMT在不同栅压下的寄生电容。其中，上述附图包括以下附图标记：10、衬底；20、第一半导体层；30、第二半导体层；40、电极；41、源极；42、漏极；50、栅极；60、钝化层；61、钝化部；70、场板；71、第一场板部；72、第二场板部；710、第一空气间隔；720、第二空气间隔；80、成核层；90、空间插入层；100、帽层。具体实施方式应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。应该理解的是，当元件(诸如层、膜、区域、或衬底)描述为在另一元件“上”时，该元件可直接在该另一元件上，或者也可存在中间元件。而且，在说明书以及权利要求书中，当描述有元件“连接”至另一元件时，该元件可“直接连接”至该另一元件，或者通过第三元件“连接”至该另一元件。正如
技术介绍
所介绍的，现有技术中的HEMT无法在增强电场的同时保证器件的寄生电容较小的问题，为了解决如上的技术问题，本申请提出了一种HEMT。本申请的一种典型的实施方式中，提供了一种HEMT，如图1和图2所示，该HEMT包括依次叠置设置的衬底10、第一半导体层20和第二半导体层30，且上述第二半导体层30的材料的带隙宽度大于上述第一半导体层20的材料的带隙宽度，二者形成异质结，并且在二者之间产生二维电子气(2DEG)，上述HEMT还包括位于上述第二半导体层30的远离上述第一半导体层20的表面上的栅极50和钝化层60，上述钝化层60包括位于上述栅极50一侧且设置在上述第二半导体层30的表面上的钝化部61，上述钝化部61的厚度小于上述栅极50的厚度，上述HEMT还包括设置在上述钝化部61的远离上述第二半导体层30表面上的场板70。上述的HEMT中，将场板设置在钝化部上，且该场板下方的钝化层的厚度较小，即在垂直方向上缩短了场板和第二半导体层之间的距离，这样可以有效调节栅边缘的电场强度，拓宽耗尽层宽度，从而进一步提高器件的击穿电压，即提高器件的工作电压，增大器件的输出功率；且能够有效地降低栅极的寄生电容。从而实现了提高器件的工作电压的同时保证了器件的寄生电容较小。为了进一步降低器件中栅极的寄生电容，本申请的一种实施例中，如图1和图2所示，上述场板70和本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种HEMT，其特征在于，所述HEMT包括依次叠置设置的衬底(10)、第一半导体层(20)和第二半导体层(30)，且所述第二半导体层(30)的材料的带隙宽度大于所述第一半导体层(20)的材料的带隙宽度，所述HEMT还包括位于所述第二半导体层(30)的远离所述第一半导体层(20)的表面上的栅极(50)和钝化层(60)，所述钝化层(60)包括位于所述栅极(50)一侧且设置在所述第二半导体层(30)的表面上的钝化部(61)，所述钝化部(61)的厚度小于所述栅极(50)的厚度，所述HEMT还包括设置在所述钝化部(61)的远离所述第二半导体层(30)表面上的场板(70)。

【技术特征摘要】
1.一种HEMT，其特征在于，所述HEMT包括依次叠置设置的衬底(10)、第一半导体层(20)和第二半导体层(30)，且所述第二半导体层(30)的材料的带隙宽度大于所述第一半导体层(20)的材料的带隙宽度，所述HEMT还包括位于所述第二半导体层(30)的远离所述第一半导体层(20)的表面上的栅极(50)和钝化层(60)，所述钝化层(60)包括位于所述栅极(50)一侧且设置在所述第二半导体层(30)的表面上的钝化部(61)，所述钝化部(61)的厚度小于所述栅极(50)的厚度，所述HEMT还包括设置在所述钝化部(61)的远离所述第二半导体层(30)表面上的场板(70)。2.根据权利要求1所述的HEMT，其特征在于，所述场板(70)和所述栅极(50)之间具有空气间隔。3.根据权利要求2所述的HEMT，其特征在于，所述空气间隔包括第一空气间隔(710)，所述场板(70)包括相互连接的第一场板部(71)和第二场板部(72)，所述第一场板部(71)设置在所述钝化部(61)的表面上且与所述栅极(50)之间具有所述第一空气间隔(710)，所述第二场板部(72)位于所述第一场板部(71)远离所述第二半导体层(30)的一侧且与所述第一场板部(71)之间具有夹角，且所述第二场板部(72)至少罩设第一边界线以及第一表面中与所述第一边界线相邻的两个边界线的部分，所述第一表面为所述栅极(50)的远离所述第二半导体层(30)的表面，所述第一边界线为所述第一表面与所述栅极(50)的靠近所述第一场板部(71)的侧面的公共线。4.根据权利要求3所述的HEMT，其特征在于，所述空气间隔还包括第二空气间隔(720)，所述第二场板部(72)的靠近所述栅极(50)的表面与所述栅...

【专利技术属性】
技术研发人员：张昇，魏珂，张一川，
申请(专利权)人：中国科学院微电子研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11