一种晶体管及其制备方法技术

本申请涉及半导体技术领域，公开了一种晶体管及其制备方法，晶体管包括：衬底；形成于衬底一侧的缓冲层、沟道层、势垒层、第一漏极电极、第一栅极电极、第一源极电极、第一漏极金属引线区、第一栅极金属引线区和第一源极金属引线区；形成于衬底另一侧的第一介质层和位于第一介质层内的第二漏极电极、第二栅极电极、第二源极电极、第二漏极金属引线区、第二栅极金属引线区和第二源极金属引线区；第一源极金属引线区与第二漏极金属引线区通过贯穿于衬底的第一过孔电连接；第一栅极金属引线区与第二源极金属引线区通过贯穿于衬底的第二过孔电连接。本申请公开的晶体管缩短了互联线的长度，降低了寄生效应，也减小了芯片面积，降低了成本。

【技术实现步骤摘要】
一种晶体管及其制备方法
本申请涉及半导体
，特别涉及一种晶体管及其制备方法。
技术介绍
由于具有宽带隙、高击穿电场、高电子迁移率和高饱和电子漂移速度等优异特性，基于AlGaN(氮化镓铝)/GaN(氮化镓)异质结的高电子迁移率晶体管(HEMT)非常适合于高温、高压、高频、高功率密度等应用场合，在微波射频和电力电子等领域具有良好应用前景。AlGaN/GaN异质结HEMT为常开耗尽型器件，在电力电子应用中容易存在误开通等不安全问题，阻碍GaNHEMT(氮化镓高电子迁移率晶体管)器件的应用。为此，人们提出了凹槽栅、p-GaN栅和栅下氟离子注入等方法来耗尽栅下的二维电子气(2DEG)，以实现常关操作。这些方法虽然能实现常关操作，但往往存在阈值电压低且不稳定、器件可靠性差等问题。通过高压常开GaNHEMT与低压常关SiMOSFET(硅基金属-氧化物-半导体场效应晶体管)Cascode级联(共源共栅混合级联)也是实现GaN晶体管常关操作的方法之一，但现有方法也存在一定局限性。现有技术中，如图1所示，独立高压常开GaNHEMT芯片与独立低压常关SiMOSFET芯片级联方式会增加封装难度，引入更大寄生电感，降低器件性能及可靠性。或者如图2所示，高压常开GaNHEMT与低压常关SiMOSFET在Si衬底同一平面上的单片集成，通过互联金属17连通，虽然可以缩短互联线16长度，降低寄生效应，但是会占用更大的芯片面积，不利于降低成本。
技术实现思路
本专利技术提供了一种晶体管，将高压常开氮化镓高电子迁移率晶体管与低压常关硅基金属-氧化物-半导体场效应晶体管在同一衬底正反面上单片集成，有利于降低芯片面积，提高晶圆利用率，降低成本。为了达到上述目的，本专利技术提供了一种晶体管，包括：衬底；所述衬底的一侧形成有依次堆叠的缓冲层、沟道层和势垒层，所述势垒层背离所述沟道层的一侧形成有用于形成高电子迁移率晶体管的第一漏极电极、第一栅极电极、第一源极电极、第一漏极金属引线区、第一栅极金属引线区和第一源极金属引线区；其中，所述第一漏极电极与所述第一漏极金属引线区电连接，所述第一栅极电极与所述第一栅极金属引线区电连接，所述第一源极电极与所述第一源极金属引线区电连接；所述衬底的另一侧形成有第一介质层和位于所述第一介质层内用于形成半导体场效应晶体管的第二漏极电极、第二栅极电极、第二源极电极、第二漏极金属引线区、第二栅极金属引线区和第二源极金属引线区；其中，所述第二漏极电极和所述第二漏极金属引线区电连接，所述第二栅极电极和所述第二栅极金属引线区电连接，所述第二源极电极和所述第二源极金属引线区电连接；其中，所述第一源极金属引线区与所述第二漏极金属引线区相对，并通过填充于所述衬底的第一过孔内的导电体电连接；所述第一栅极金属引线区与所述第二源极金属引线区相对，并通过填充于所述衬底的第二过孔内的导电体电连接。本专利技术提供的晶体管，在衬底的两侧分别形成高电子迁移率晶体管和半导体场效应晶体管，其中，在金属引线区内，第一源极金属引线区与第二漏极金属引线区相对应，并通过第一过孔电连接；第一栅极金属引线区与第二源极金属引线区相对应，并通过第二过孔电连接。上述晶体管结构，有效地利用了衬底的两侧，并通过过孔连通了高电子迁移率晶体管和半导体场效应晶体管的金属引线区，缩短了互联线的长度。因此，本专利技术提供的晶体管，不仅缩短了互联线的长度，降低了寄生效应，同时也减小了芯片面积，提高了晶圆利用率，降低了成本。优选地，填充于所述第一过孔内的导电体为金属材料；和/或，填充于所述第二过孔内的导电体为金属材料。优选地，所述第一过孔的侧壁与填充于所述第一过孔内的导电体之间设有介质层；和/或，所述第二过孔的侧壁与填充于所述第二过孔内的导电体之间设有介质层。优选地，所述第一过孔和所述第二过孔的孔径为20-100um。优选地，所述高电子迁移率晶体管和所述半导体场效应晶体管的表面均设有钝化层。本专利技术还提供了一种晶体管的制备方法，包括：所述衬底的一侧形成缓冲层、沟道层和势垒层；所述势垒层背离所述沟道层的一侧形成电极和金属引线区，并通过构图工艺形成电极和金属引线区的图案，其中，电极和金属引线区的图案包括用于形成高电子迁移率晶体管的第一漏极电极、第一栅极电极、第一源极电极、第一漏极金属引线区、第一栅极金属引线区和第一源极金属引线区；其中，所述第一漏极电极与所述第一漏极金属引线区电连接，所述第一栅极电极与所述第一栅极金属引线区电连接，所述第一源极电极与所述第一源极金属引线区电连接；在所述衬底背离所述缓冲层的一侧表面形成第一介质层，并通过构图工艺形成第一介质层的图案，并将所述第一介质层以及衬底中与所述第一栅极金属引线区和第一源极金属引线区对应的部位形成过孔，以露出所述第一栅极金属引线区和第一源极金属引线区；在所述第一介质层背离所述衬底的一侧形成半导体场效应晶体管的电极和金属引线区，并通过构图工艺形成电极和金属引线区图案，所述电极和金属引线区图案包括用于形成半导体场效应晶体管的第二漏极电极、第二栅极电极和第二源极电极、第二漏极金属引线区、第二栅极金属引线区和第二源极金属引线区，以及位于填充于过孔内以将所述第一源极金属引线区与所述第二漏极金属引线区、所述第一栅极金属引线区与所述第二源极金属引线区电连接的导电体。优选地，在所述衬底背离所述缓冲层的一侧形成第一介质层之前，还包括：对衬底背离所述缓冲层的一侧进行构图，以在所述衬底与所述第一源极金属引线区和所述第一栅极金属引线区对应的部位形成过孔，以露出所述第一源极金属引线区和所述第一栅极金属引线区；在所述衬底背离所述缓冲层的一侧表面形成第一介质层，并通过构图工艺形成第一介质层的图案时：同时在衬底形成的过孔内填充介质材料，并在构图工艺时，将填充于衬底形成的过孔内的介质材料构图形成过孔。优选地，在所述衬底背离所述缓冲层的一侧表面形成第一介质层前，还包括：在所述高电子迁移率晶体的表面沉积钝化层。优选地，在形成所述半导体场效应晶体管之后，还包括：在所述半导体场效应晶体管的表面沉积钝化层。本专利技术还提供了一种电子器件，包括上述任一项所述的晶体管。附图说明图1为现有技术中一种晶体管的结构示意图；图2为现有技术中另一种晶体管的结构示意图；图3为本申请中晶体管元胞区的结构示意图；图4为本申请中晶体管金属引线区的结构示意图；图5为本申请中晶体管的俯视简化示意图；图6为本申请中晶体管的制备方法流程图。图中：1-衬底；2-缓冲层；3-沟道层；4-势垒层；5-第一漏极电极；6-第一栅极电极；7-第一源极电极；8-第二漏极电极；9-第二栅极电极；10-第二源极电极；11-N+型漏区重掺杂；12-P阱掺杂；13-N+源区重掺杂；14-P+源区重掺杂；15-第一介质层；16-互联线；17-互联金属；18-第一漏极金属引本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种晶体管，其特征在于，包括：/n衬底；/n所述衬底的一侧形成有依次堆叠的缓冲层、沟道层和势垒层，所述势垒层背离所述沟道层的一侧形成有用于形成高电子迁移率晶体管的第一漏极电极、第一栅极电极、第一源极电极、第一漏极金属引线区、第一栅极金属引线区和第一源极金属引线区；其中，所述第一漏极电极与所述第一漏极金属引线区电连接，所述第一栅极电极与所述第一栅极金属引线区电连接，所述第一源极电极与所述第一源极金属引线区电连接；/n所述衬底的另一侧形成有第一介质层和位于所述第一介质层内用于形成半导体场效应晶体管的第二漏极电极、第二栅极电极、第二源极电极、第二漏极金属引线区、第二栅极金属引线区和第二源极金属引线区；其中，所述第二漏极电极和所述第二漏极金属引线区电连接，所述第二栅极电极和所述第二栅极金属引线区电连接，所述第二源极电极和所述第二源极金属引线区电连接；/n其中，所述第一源极金属引线区与所述第二漏极金属引线区相对，并通过填充于所述衬底的第一过孔内的导电体电连接；所述第一栅极金属引线区与所述第二源极金属引线区相对，并通过填充于所述衬底的第二过孔内的导电体电连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种晶体管，其特征在于，包括：
衬底；
所述衬底的一侧形成有依次堆叠的缓冲层、沟道层和势垒层，所述势垒层背离所述沟道层的一侧形成有用于形成高电子迁移率晶体管的第一漏极电极、第一栅极电极、第一源极电极、第一漏极金属引线区、第一栅极金属引线区和第一源极金属引线区；其中，所述第一漏极电极与所述第一漏极金属引线区电连接，所述第一栅极电极与所述第一栅极金属引线区电连接，所述第一源极电极与所述第一源极金属引线区电连接；
所述衬底的另一侧形成有第一介质层和位于所述第一介质层内用于形成半导体场效应晶体管的第二漏极电极、第二栅极电极、第二源极电极、第二漏极金属引线区、第二栅极金属引线区和第二源极金属引线区；其中，所述第二漏极电极和所述第二漏极金属引线区电连接，所述第二栅极电极和所述第二栅极金属引线区电连接，所述第二源极电极和所述第二源极金属引线区电连接；
其中，所述第一源极金属引线区与所述第二漏极金属引线区相对，并通过填充于所述衬底的第一过孔内的导电体电连接；所述第一栅极金属引线区与所述第二源极金属引线区相对，并通过填充于所述衬底的第二过孔内的导电体电连接。


2.根据权利要求1所述的晶体管，其特征在于，填充于所述第一过孔内的导电体为金属材料；和/或，
填充于所述第二过孔内的导电体为金属材料。


3.根据权利要求1所述的晶体管，其特征在于，所述第一过孔的侧壁与填充于所述第一过孔内的导电体之间设有介质层；和/或，
所述第二过孔的侧壁与填充于所述第二过孔内的导电体之间设有介质层。


4.根据权利要求1所述的晶体管，其特征在于，所述第一过孔和所述第二过孔的孔径为20-100um。


5.根据权利要求1所述的晶体管，其特征在于，所述高电子迁移率晶体管和所述半导体场效应晶体管的表面均设有钝化层。


6.如权利要求1-5任一项所述的一种晶体管的制备方法，其特征在于，包括：
在衬底的一侧形成缓冲层、沟道层和势垒层；
在所述势垒层背离所述沟道层的一侧形成高电子迁移率晶体管的电极和金属引线区，并通过构图工艺形成电极和金属引线区的图案，其中，电极和金属引线区的图...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈道坤，曾丹，史波，陈兆同，刘勇强，
申请(专利权)人：珠海格力电器股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44