晶体管及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种晶体管及其制备方法，属于晶体管(尤其是氮化镓晶体管)技术领域，其可至少部分解决现有的设有P型帽层的晶体管随着使用会出现特性退化、可靠性变差的问题。本发明专利技术的晶体管包括：叠置的沟道层和势垒层；在势垒层远离沟道层一侧间隔设置的源极、漏极、栅极；其中，栅极位于源极、漏极间，且与势垒层间设有P型帽层，P型帽层与栅极间形成肖特基接触；所述P型帽层靠近源极和漏极的两侧边缘区为两个相互间隔的电场调制区，所述电场调制区在正栅源电压下能感应出正电荷。

【技术实现步骤摘要】
晶体管及其制备方法
本专利技术属于晶体管(尤其是氮化镓晶体管)
，具体涉及一种晶体管及其制备方法。
技术介绍
氮化镓(GaN)半导体具有禁带宽度大、击穿电压高、电子饱和度及漂移速度高等特点，故用其制备的氮化镓晶体管具有击穿电压高、导通电阻低、响应速度快等优点，特别适于作为开关器件。如图1所示，为改善氮化镓晶体管的性能，使其形成增强型氮化镓高电子迁移率晶体管(GaNHEMT,E-modeGaNHighElectronMobilityTransistor)，可在其栅极23与势垒层12间插入P型帽层3(P-Cap)。但对这样的氮化镓晶体管，当正栅源电压达到一定值时，P型帽层3与沟道间的PN结会导通，引起很大的栅电流。为避免该问题，可在栅极23与P型帽层3间形成肖特基接触(即形成肖特基结)，故当施加正栅源电压时肖特基结可承受一部分电压，使得容许的栅电压范围增大，避免出现较大的栅电流。但是，当施加正栅源电压时，栅极23与P型帽层3间的肖特基结会承受反偏电压，并在肖特基结上产生一个电场，且该电场在肖特基结靠近源极、漏极的两边缘区(图中虚线框住的区域)的强度远远大于中心区的强度。由此，在长期工作过程中，肖特基结边缘处的高电场会使得器件特性退化，可靠性变差。
技术实现思路
本专利技术至少部分解决现有的设有P型帽层的晶体管随着使用会出现特性退化、可靠性变差的问题，提供一种可避免特性退化，可靠性好的晶体管。解决本专利技术技术问题所采用的技术方案是一种晶体管，其包括：叠置的沟道层和势垒层；在势垒层远离沟道层一侧间隔设置的源极、漏极、栅极；其中，栅极位于源极、漏极间，且与势垒层间设有P型帽层，P型帽层与栅极间形成肖特基接触；所述P型帽层靠近源极和漏极的两侧边缘区为两个相互间隔的电场调制区，所述电场调制区在正栅源电压下能感应出正电荷。优选的是，所述电场调制区为通过对P型帽层靠近源极和漏极的两侧边缘区进行掺杂而形成的高阻区。进一步优选的是，所述掺杂元素包括氩、氟、氮、氧、硅、铁、碳、硼中的任意一种或多种。优选的是，所述P型帽层的厚度在20nm至1000nm；所述电场调制区从P型帽层靠近栅极一侧的表面向下延伸，延伸深度小于或等于P型帽层的厚度。优选的是，两个电场调制区中，靠近源极的为第一电场调制区，靠近漏极的为第二电场调制区；所述第一电场调制区靠近源极的边缘即为P型帽层靠近源极的边缘，而第一电场调制区远离源极的边缘位于第一界限和第二界限之间，所述第一界限位于第一边缘线靠近源极一侧400nm处，第二界限位于第一边缘线远离源极一侧500nm处，所述第一边缘线为栅极与P型帽层接触的区域的靠近的源极的边缘线；所述第二电场调制区靠近漏极的边缘即为P型帽层靠近漏极的边缘，而第二电场调制区远离漏极的边缘位于第三界限和第四界限之间，所述第三界限位于第二边缘线靠近漏极一侧400nm处，第四界限位于第二边缘线远离漏极一侧500nm处，所述第二边缘线为栅极与P型帽层接触的区域的靠近的漏极的边缘线。优选的是，所述晶体管为氮化镓晶体管。优选的是，所述晶体管还包括：衬底，其中，所述沟道层比势垒层更靠近衬底。解决本专利技术技术问题所采用的技术方案是一种上述晶体管的制备方法，其包括：形成沟道层和势垒层的步骤，形成具有电场调制区的P型帽层的步骤，形成源极、漏极、栅极的步骤。优选的是，所述形成具有电场调制区的P型帽层的步骤包括：形成P型半导体材料层，通过离子注入分别对P型半导体材料层的两个间隔区域进行掺杂使其形成高阻区，之后对P型半导体材料层进行刻蚀，使剩余的P型半导体材料层形成P型帽层，剩余的高阻区形成电场调制区；或者，形成P型帽层，通过离子注入分别对P型帽层靠近源极和漏极的两侧边缘区进行掺杂使其形成高阻区，所述高阻区为电场调制区。优选的是，所述形成沟道层和势垒层的步骤包括：通过外延生长分别形成所述沟道层和势垒层。本专利技术的晶体管中，栅极的边缘处(即肖特基结边缘处)设有电场调制区，而电场调制区在正栅源电压下能感应出额外的正电荷，从而原本连接在栅极与P型帽层边缘区间的电力线有一部分可截止于电场调制区中，使得肖特基结边缘处的实际电场强度降低，避免器件特性退化，提高器件靠性。附图说明图1为现有的晶体管的剖面结构示意图；图2为本专利技术的实施例的一种晶体管的剖面结构示意图；图3为本专利技术的实施例的一种晶体管的P型帽层处的局部放大剖面结构示意图；图4为本专利技术的实施例的另一种晶体管的P型帽层处的局部放大剖面结构示意图；图5为本专利技术的实施例的一种晶体管的制备方法中形成P型半导体材料层后的剖面结构示意图；图6为本专利技术的实施例的一种晶体管的制备方法中在P型半导体材料层内形成高阻区后的剖面结构示意图；图7为本专利技术的实施例的一种晶体管的制备方法中形成P型帽层后的剖面结构示意图；其中，附图标记为：11、沟道层；12、势垒层；21、源极；22、漏极；23、栅极；3、P型帽层；39、P型半导体材料层；5、电场调制区；51、第一电场调制区；52、第二电场调制区；59、高阻区；7、过渡层；8、绝缘层；9、衬底。具体实施方式为使本领域技术人员更好地理解本专利技术的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细描述。实施例1：如图2至图7所示，本实施例提供一种晶体管，其包括：叠置的沟道层11和势垒层12；在势垒层12远离沟道层11一侧间隔设置的源极21、漏极22、栅极23；其中，栅极23位于源极21、漏极22间，且与势垒层12间设有P型帽层3，P型帽层3与栅极23间形成肖特基接触；如图2所示，本实施例的晶体管中包括叠置的沟道层11和势垒层12，沟道层11和势垒层12之间形成异质结，且其中势垒层12禁带宽度更大，从而在异质结界面靠近沟道层11一侧可形成二维电子气(2DEG)。而在势垒层12远离沟道层11一侧设有源极21、漏极22、栅极23，其中源极21、漏极22直接与势垒层12接触，而栅极23位于源极21、漏极22之间，且与势垒层12间设有P型帽层3，P型帽层3为P型掺杂的半导体材料，用于耗尽栅极23下方沟道的二维电子气。而且，P型帽层3与栅极23间形成肖特基接触(或者说形成肖特基结)，故在加载正的栅源电压时，肖特基结可承受一部分电压，从而使得容许的栅电压范围增大，避免出现栅电流。具体的，如图2所示，势垒层12远离沟道层11一侧还可设有绝缘层8，源极21、漏极22、栅极23可通过该绝缘层8中的过孔与势垒层12或P型帽层3接触。优选的，晶体管还包括衬底9，其中，沟道层11比势垒层12更靠近衬底9。也就是说，势垒层12可比沟道层11更远离衬底9，进而源极21、漏极22、栅极23则位于势垒层12远离衬底9一侧。优选的，晶体管还包括设于衬底9与沟道层11间的过渡层7。由于势垒层12、沟道层11等通常通过外延生长制备，而其材料的晶格参数等不一定与衬底9的材料匹配，故可在衬底9与沟道层11间设置过渡层7，过渡层7对晶体生长过程的应力进行调节，进而可以在过渡层7上生长高质量的沟道层11。优选的，晶体管为氮化镓晶体管。例如，在氮化镓晶体管中，衬底9的材料可选自硅(Si)、蓝宝石、氮化铝(AlN)、氮化镓(GaN)、碳化硅(SiC)等中的任意一种；过渡层7的材料可包括氮化镓(GaN)、氮化铝(AlN)、氮化铝镓(AlGa本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种晶体管，包括：叠置的沟道层和势垒层；在势垒层远离沟道层一侧间隔设置的源极、漏极、栅极；其中，栅极位于源极、漏极间，且与势垒层间设有P型帽层，P型帽层与栅极间形成肖特基接触；其特征在于，所述P型帽层靠近源极和漏极的两侧边缘区为两个相互间隔的电场调制区，所述电场调制区在正栅源电压下能感应出正电荷。

【技术特征摘要】
1.一种晶体管，包括：叠置的沟道层和势垒层；在势垒层远离沟道层一侧间隔设置的源极、漏极、栅极；其中，栅极位于源极、漏极间，且与势垒层间设有P型帽层，P型帽层与栅极间形成肖特基接触；其特征在于，所述P型帽层靠近源极和漏极的两侧边缘区为两个相互间隔的电场调制区，所述电场调制区在正栅源电压下能感应出正电荷。2.根据权利要求1所述的晶体管，其特征在于，所述电场调制区为通过对P型帽层靠近源极和漏极的两侧边缘区进行掺杂而形成的高阻区。3.根据权利要求2所述的晶体管，其特征在于，所述掺杂元素包括氩、氟、氮、氧、硅、铁、碳、硼中的任意一种或多种。4.根据权利要求1所述的晶体管，其特征在于，所述P型帽层的厚度在20nm至1000nm；所述电场调制区从P型帽层靠近栅极一侧的表面向下延伸，延伸深度小于或等于P型帽层的厚度。5.根据权利要求1所述的晶体管，其特征在于，两个电场调制区中，靠近源极的为第一电场调制区，靠近漏极的为第二电场调制区；所述第一电场调制区靠近源极的边缘即为P型帽层靠近源极的边缘，而第一电场调制区远离源极的边缘位于第一界限和第二界限之间，所述第一界限位于第一边缘线靠近源极一侧400nm处，第二界限位于第一边缘线远离源极一侧500nm处，所述第一边缘线为栅极与P型帽层接触的区域的靠近的源极的边缘线；所述第二电场调制区靠近漏极的边缘即为P型...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏进，金峻渊，
申请(专利权)人：英诺赛科珠海科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44