高电子迁移率晶体管及其形成方法技术

本发明专利技术公开了高电子迁移率晶体管及其形成方法，其中该高电子迁移率晶体管(HEMT)包括第一III-V化合物层。第二III-V化合物层设置在第一III-V化合物层上并在组成上不同于第一III-V化合物层。源极部件和漏极部件与第二III-V化合物层接触。n型掺杂区在第二III-V化合物层中位于每个源极部件和漏极部件的下方。p型掺杂区在第一III-V化合物层中位于每个n型掺杂区的下方。栅电极设置在源极部件和漏极部件之间第二III-V化合物层的一部分的上方。

【技术实现步骤摘要】
本申请与共同拥有和共同待批的—提交的标题为“High ElectronMobilityTransistor and Method of Forming the Same” 的专利序列号—(代理人案号为 TSM12-0554)相关，其内容结合与此作为参考。
本专利技术总的来说涉及半导体结构，更具体地，涉及高电子迁移率晶体管(HEMT)以及用于形成高电子迁移率晶体管的方法。
技术介绍
在半导体技术中，III族-V族(或II1-V)半导体化合物由于它们的特性而被用于形成各种集成电路器件，诸如闻功率场效应晶体管、闻频晶体管或闻电子迁移率晶体管(HEMT)。HEMT是代替通常用于金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)的掺杂区域将结合具有不同带隙的两种材料之间的结(即异质结)作为沟道的场效应晶体管。与MOSFET相比，HEMT具有许多吸引人的性能，包括高电子迁移率以及在高频下传输信号的能力等。从应用的角度看，HEMT具有许多优点。尽管上文提到了许多令人注意的性能，但在发展基于II1-V半导体化合物的器件的过程中存在许多挑战。针对这些II1-V半导体化合物的配置和材料的各种技术已经进行了尝试并进一步提高晶体管器件的性能。
技术实现思路
根据本专利技术的一个方面，提供了一种高电子迁移率晶体管(HEMT)，包括:第一II1-V化合物层；第二 II1-V化合物层，位于第一 II1-V化合物层上并在组成上不同于第一 II1-V化合物层；源极部件和漏极部件，与第二 II1-V化合物层接触；11型掺杂区，在第二II1-V化合物层中位于每个源极部件和漏极部件的下方；p型掺杂区，在第一 II1-V化合物层中位于每个η型掺杂区的下方；以及栅电极，位于源极部件和漏极部件之间的第二 II1-V化合物层的一部分的上方。优选地，η型掺杂区包括IV族元素。优选地，η型掺杂区包括硅或氧。优选地，P型掺杂区包括II族元素。优选地，P型掺杂区包括镁、钙、铍或锌。优选地，源极部件和漏极部件包括T1、Co、N1、W、Pt、Ta、Pd、Mo、Al或TiN。优选地，该HEMT还包括沿着第一 II1-V化合物层和第二 II1-V化合物层的界面位于第一 II1-V化合物层中的载流子沟道，其中，η型掺杂区与载流子沟道接触。优选地，η型掺杂区的峰值浓度与第一 II1-V化合物层和第二 II1-V化合物层之间的界面相距距离D2，距离D2小于约50nm。优选地，P型掺杂区的峰值浓度与η型掺杂区的峰值浓度相距距离Y，距离Y在约IOOnm到约400nm的范围内。优选地，该HEMT还包括沿着第一 II1-V化合物层和第二 II1-V化合物层之间的界面位于第一 II1-V化合物层中的载流子沟道，其中，载流子沟道包括位于栅电极下方的耗尽区。根据本专利技术的另一方面，提供了一种高电子迁移率晶体管(HEMT)，包括:氮化镓(GaN)层，位于衬底上；氮化铝镓(AlGaN)层，位于GaN层上，其中，载流子沟道沿着GaN层和AlGaN层之间的界面位于GaN层中；源极部件和漏极部件，被分隔开并位于AlGaN层上；η型掺杂区，在AlGaN层中位于每个源极部件和漏极部件的下方，其中，η型掺杂区与载流子沟道接触$型掺杂区，在GaN层中位于每个η型掺杂区的下方；以及栅电极，在源极部件和漏极部件之间位于AlGaN层的一部分的上方。优选地，载流子沟道包括位于栅电极下方的耗尽区。优选地，η型掺杂区包括IV族元素。优选地，η型掺杂区包括Si或O。优选地，P型掺杂区包括II族元素。优选地，P型掺杂区包括镁、钙、铍或锌。[0021 ] 优选地，源极部件和漏极部件不包括Au但包括T1、Co、N1、W、Pt、Ta、Pd、Mo、Al或TiN。优选地，P型掺杂区的峰值浓度与第一 II1-V化合物层和第二 II1-V化合物层之间的界面相距距离D1，距离Dl在约50nm到约350nm的范围内。根据本专利技术的再一方面，提供了一种形成高电子迁移率晶体管(HEMT)的方法，包括:在第一 II1-V化合物层上外延生长第二 II1-V化合物层；通过第二 II1-V化合物层在第一 II1-V化合物层中选择性地注入P型掺杂物；在第二 II1-V化合物层和第一 II1-V化合物层中选择性地注入η型掺杂物；对第二 II1-V化合物层和第一 II1-V化合物层中注入的P型掺杂物和η型掺杂物进行退火；在第二 II1-V化合物层上形成源极部件和漏极部件；以及在源极部件和漏极部件之间的第二 II1-V化合物层上方形成栅电极。优选地，多种P型掺杂物包括II元素。【附图说明】根据以下详细描述和附图可以理解本
技术实现思路
。需要强调的是，根据行业标准惯例，各个部件没有按比例绘制。实际上，为了讨论的清楚，可以任意增大或减小各个部件的尺寸。图1A是根据本专利技术一个实施例的具有高电子迁移率晶体管(HEMT)的半导体结构的截面图；图1B是根据本专利技术另一实施例的具有HEMT的半导体结构的截面图。图2Α是比较HEMT的源极/漏极和II1-V族化合物层的界面的电位图。图2Β是图1A和图1B所示HEMT的源极/漏极和II1-V族化合物层的界面的电位图。图3是根据本专利技术一个或多个实施例的形成具有HEMT的半导体结构的方法的流程图；以及图4Α至图4J是根据图3方法的一个或多个实施例的处于制造各个阶段的具有HEMT的半导体结构的截面图。【具体实施方式】下面详细讨论说明性实施例的制造和使用。然而，应该理解，本专利技术提供了许多可以在各种具体环境中具体化的可应用专利技术概念。所讨论的具体实施例仅仅是说明性的而不限制本专利技术的范围。通过芯片区之间的划线来在衬底上划分多个半导体芯片区。衬底将经历各种清洗、分层、图案化、蚀刻以及掺杂步骤来形成集成电路。这里的术语“衬底”通常是指其上形成各种层和器件结构的块状衬底。在一些实施例中，衬底包括硅或化合物半导体，例如GaAs、InP、Si/Ge或SiC。这种层的实例包括介电层、掺杂层、多晶娃层或导电层。器件结构的实例包括晶体管、电阻器和/或电容器，它们可通过互连层互连至附加集成电路。图1A是根据本专利技术一个或多个实施例的具有高电子迁移率晶体管(HEMT)的半导体结构100A的截面图。半导体结构100A包括衬底102。在本实例中，衬底102包括硅衬底。在一些实施例中，衬底102包括碳化硅(SiC)衬底或蓝宝石衬底。半导体结构100A还包括形成在两个不同的半导体材料层(例如具有不同带隙的材料层)之间的异质结。在至少一个实施例中，半导体衬底100A包括形成在衬底102上的第一 II1-V化合物层(或称为沟道层)104以及形成在沟道层104上的第二 II1-V化合物层(或称为施体供给层)106。沟道层104和施体供给层106是由元素周期表中的II1-V族元素所形成的化合物。然而，沟道层104和施体供给层106在组成上彼此不同。沟道层104是非掺杂或非故意掺杂(WD)。在半导体结构100A的实例中，沟道104包括氮化镓(GaN)层(也称为GaN层104)。在本实例中，施体供给层106包括氮化铝镓(AlGaN)层(也称为AlGaN层106)。GaN层104和AlGaN层106直接互相接触。在一些实施例中，沟道层104包括GaAs层或InP层。在一些实施例中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高电子迁移率晶体管(HEMT)，包括：第一III?V化合物层；第二III?V化合物层，位于所述第一III?V化合物层上并在组成上不同于所述第一III?V化合物层；源极部件和漏极部件，与所述第二III?V化合物层接触；n型掺杂区，在所述第二III?V化合物层中位于每个源极部件和漏极部件的下方；p型掺杂区，在所述第一III?V化合物层中位于每个n型掺杂区的下方；以及栅电极，位于所述源极部件和所述漏极部件之间的所述第二III?V化合物层的一部分的上方。

【技术特征摘要】
2012.08.09 US 13/571,1691.一种高电子迁移率晶体管(HEMT)，包括: 第一 II1-V化合物层； 第二 II1-V化合物层，位于所述第一 II1-V化合物层上并在组成上不同于所述第一II1-V化合物层； 源极部件和漏极部件，与所述第二 πι-v化合物层接触； η型掺杂区，在所述第二 II1-V化合物层中位于每个源极部件和漏极部件的下方； P型掺杂区，在所述第一 II1-V化合物层中位于每个η型掺杂区的下方；以及栅电极，位于所述源极部件和所述漏极部件之间的所述第二 II1-V化合物层的一部分的上方。2.根据权利要求1所述的ΗΕΜΤ，其中，所述源极部件和所述漏极部件包括T1、Co、N1、W、Pt、Ta、Pd、Mo、Al 或 TiN03.根据权利要求1所述的ΗΕΜΤ，还包括沿着所述第一II1-V化合物层和所述第二II1-V化合物层的界面位于所述第一 II1-V化合物层中的载流子沟道，其中，所述η型掺杂区与所述载流子沟道接触。4.根据权利要求1所述的ΗΕΜΤ，其中，所述η型掺杂区的峰值浓度与所述第一II1-V化合物层和所述第二 II1-V化合物层之间的界面相距距离D2，所述距离D2小于约50nm。5.根据权利要求4所述的HEMT，其中，所述P型掺杂区的峰值浓度与所述η型掺杂区的峰值浓度相距距离Y,所述距离Y在约IOOnm到约400nm的范围内。6.根据权利要求1所述的H EMT，还包括沿着所述第一II1-V化合物层和所述第二II1-V化合物层之间的界面位于所述第一 II1-V化合物层中的载流子沟道，其中，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：江振豪，邱汉钦，刘柏均，陈祈铭，喻中一，
申请(专利权)人：台湾积体电路制造股份有限公司，
类型：发明
国别省市：