晶体管的凹槽制作方法及晶体管技术

本发明专利技术提出了一种晶体管的凹槽制作方法及晶体管，该方法包括：在衬底的上方外延生长外延层；在外延层的上方转移二维材料层，并继续外延生长外延层，二维材料层和外延层形成第一凹槽；在外延层的上方、第一凹槽的两侧外延生长第一势垒层和第二势垒层；在二维材料层的上方、第一势垒层的上方和第二势垒层的上方沉积介电质层，形成第二凹槽。通过该方法制作得到的晶体管的凹槽制，其凹槽表面更光滑，表面态密度更低。

【技术实现步骤摘要】
晶体管的凹槽制作方法及晶体管
本专利技术涉及半导体领域，尤其涉及一种晶体管的凹槽制作方法及晶体管。
技术介绍
高电子迁移率晶体管(HighElectronMobilityTransistor，HEMT)广泛应用于各个领域。由于GaN与AlGaN异质结界面处会形成二维电子气，二维电子气中具有极高的载流子浓度以及载流子迁移率，因此GaN与AlGaN是制备HEMT器件的理想材料。然而耗尽型HEMT器件由于是常开器件，在应用耗尽型HEMT器件进行工作时，会额外损失大量能源。而增强型HEMT器件则不存在上述问题。常规的增强型HEMT器件是在耗尽型HEMT器件基础上，利用刻蚀方法，在HEMT器件的栅极处刻蚀出凹槽结构，中断二维电子气的传输。在使用时，可加大正向偏置电压，使得栅极处半导体材料聚集大量电子，从而使源极和漏极间的二维电子气重新导通，进而使得HEMT器件呈开启状态。然而，基于刻蚀方法制备的增强型HEMT器件，会在刻蚀或光刻时，在凹槽表面引入杂质并造成表面粗糙，从而引入高密度表面态。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种晶体管的凹槽制作方法及晶体管，通过采用晶体管的凹槽制作方法制备得到的晶体管的凹槽制表面光滑，从而晶体管的表面态密度。本专利技术实施例提供一种晶体管的凹槽制作方法，所述方法包括：在衬底的上方外延生长外延层；在所述外延层的上方转移二维材料层，并继续外延生长所述外延层，使所述二维材料层和所述外延层形成第一凹槽；在所述外延层的上方、所述第一凹槽的两侧外延生长第一势垒层和第二势垒层；在所述二维材料层的上方、所述第一势垒层的上方和所述第二势垒层的上方沉积介电质层，形成第二凹槽。优选地，在形成所述第二凹槽后，所述方法还包括：在所述第二凹槽的上方制备栅极电极；去除第一预设位置和第二预设位置处的介电质层，并所述第一预设位置处制备源极电极，在所述第二预设位置处制备漏极电极，得到所述晶体管，其中，所述第一预设位置为所述第一势垒层的上方，且所述源极电极与所述介电质层间隔预设宽度，所述第二预设位置为所述第二势垒层的上方，且所述源极电极与所述介电质层间隔预设宽度。优选地，所述在所述外延层的上方转移二维材料层，包括：采用激光在所述二维材料上打出纳米带；将所述纳米带转移至所述外延层的上方，得到所述二维材料层。优选地，所述在所述外延层的上方转移二维材料层，包括：将所述二维材料转移至所述外延层的上方；采用激光在所述二维材料上打出纳米带，得到所述二维材料层。优选地，所述二维材料层采用层间以范德瓦尔斯力结合的材料。优选地，所述第一势垒层和所述第二势垒层为所采用的材料为AlGaN，且Al组分大于0且小于或等于0.3。优选地，所述第一势垒层和所述第二势垒层的厚度大于15纳米。优选地，所述外延层的材料为GaN。优选地，在衬底的上方外延生长的外延层的厚度大于或等于2微米且小于或等于10微米；在转移所述二维材料层后，继续外延生长厚度大于0微米且小于等于1微米的所述外延层。本专利技术实施例还提供一种晶体管，包括：衬底；外延层，形成于所述衬底上；二维材料层，形成于所述外延层上，并与周边的外延层形成第一凹槽；势垒层，形成于所述外延层上；介电质层，形成于所述二维材料层及势垒层上，并形成第二凹槽；电极层，包括：栅极电极、源极电极及漏极电极，所述栅极电极形成于所述介电质层上，所述源极电极及漏极电极形成于所述势垒层上。本专利技术提出的晶体管的凹槽制作方法，通过先再衬底上外延生长外延层，再转移二维材料层，紧接着再继续外延生长外延层，形成第一凹槽，再在外延层上外延生长第一势垒层和第二势垒层，沉积介电质层，通过两步生长法制备第一凹槽，第一凹槽内壁会更加光滑平整，相较于传统地通过刻蚀或者光刻等操作形成凹槽，本专利技术能够避免刻蚀或者光刻等操作在外延层表面中引入杂质，第一凹槽的表面态密度大幅度降低。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对本专利技术实施例的描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是晶体管结构的截面图；图2是本专利技术一实施例中晶体管的凹槽制作方法的流程图；图3是晶体管的制作流程图；图4是本专利技术另一实施例中晶体管的凹槽制作方法的流程图；图5是本专利技术另一实施例中晶体管的凹槽制作方法的流程图；图6是本专利技术另一实施例中晶体管的凹槽制作方法的流程图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。在本专利技术的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。本专利技术实施例提出一种晶体管的凹槽制作方法，该方法可用于制作如图1所示的晶体管，该晶体管可以是高电子迁移率晶体管或是其他晶体管。图2是晶体管的凹槽制作方法的流程图，该制作方法利用两步生长法在衬底11上外延生长外延层12，如图2所示，该制作方法包括以下步骤：S10：在衬底11的上方外延生长外延层12。其中，外延层的材料可以是GaN，即为氮化镓，衬底11可以为GaN体材料同质衬底11、蓝宝石衬底11、碳化硅衬底11或者硅等异质衬底11等；示例性地，外延层12可以是n型掺杂GaN材料，也可以是非故意掺杂型GaN材料。具体地，可以在MBE(Molecularbeamepitaxy，分子束外延)、MOCVD(Metal-organicChemicalVaporDeposition，金属有机化合物化学气相沉淀)、HVPE(HydrideVaporPhaseEpitaxy，氢化物气相外延)等外延系统中，在衬底11材料上外延生长预设厚度外延层12，其中，预设厚度可以是大于或等于2微米且小于或等于10微米。以MOCVD系统为外延系统，以蓝宝石为衬底11为例，步骤S10可以是：将蓝宝石衬底11放置在MOCVD反应室中，在高温，如1150℃，氢气条件下清洗衬底11若干分钟，如十分钟；紧接着，在温度大于预设温度，如500℃，压力小于预设压力，如400mBar的条件下，通入NH3作为N源，TMGa作为Ga源，生长预设厚度的非故意掺杂型氮化镓，如5微米，其中，预设温度的范围可以是大于或等于450℃且小于等于1100℃。S20：在外延层12的上方转移二维材料层13，并继续外延生长外延层12，二维材料层13和外延层12形成第一凹槽。其中，二维材料层13采用层间以范德瓦尔斯力结合的二维材料，例如石墨烯本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种晶体管的凹槽制作方法，其特征在于，所述方法包括：/n在衬底的上方外延生长外延层；/n在所述外延层的上方转移二维材料层，并继续外延生长所述外延层，使所述二维材料层和所述外延层形成第一凹槽；/n在所述外延层的上方、所述第一凹槽的两侧外延生长第一势垒层和第二势垒层；/n在所述二维材料层的上方、所述第一势垒层的上方和所述第二势垒层的上方沉积介电质层，形成第二凹槽。/n

【技术特征摘要】
1.一种晶体管的凹槽制作方法，其特征在于，所述方法包括：
在衬底的上方外延生长外延层；
在所述外延层的上方转移二维材料层，并继续外延生长所述外延层，使所述二维材料层和所述外延层形成第一凹槽；
在所述外延层的上方、所述第一凹槽的两侧外延生长第一势垒层和第二势垒层；
在所述二维材料层的上方、所述第一势垒层的上方和所述第二势垒层的上方沉积介电质层，形成第二凹槽。


2.如权利要求1所述的晶体管的凹槽制作方法，其特征在于，所述在所述外延层的上方转移二维材料层，包括：
采用激光在所述二维材料上打出纳米带；
将所述纳米带转移至所述外延层的上方，得到所述二维材料层。


3.如权利要求1所述的晶体管的凹槽制作方法，其特征在于，所述在所述外延层的上方转移二维材料层，包括：
将所述二维材料转移至所述外延层的上方；
采用激光在所述二维材料上打出纳米带，得到所述二维材料层。


4.如权利要求1所述的晶体管的凹槽制作方法，其特征在于，所述二维材料层采用层间以范德瓦尔斯力结合的材料。


5.如权利要求1所述的晶体管的凹槽制作方法，其特征在于，所述第一势垒层和所述第二势垒层为所采用的材料为AlGaN，且Al组分大于0且小于或等于0.3。


6.如权利要求1所述的晶体管的凹槽制作方法，其特征在于，所述第一势垒层和所述第二势...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘新科，贲建伟，利健，罗江流，王磊，贺威，林峰，黎晓华，朱德亮，吕有明，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：发明
国别省市：广东;44