高电子迁移率晶体管及其制作方法技术

技术编号:34359939 阅读:26 留言:0更新日期:2022-07-31 07:19
本发明专利技术公开了一种高电子迁移率晶体管及其制作方法,包括基底、半导体通道层、半导体阻障层、闸极场板、源极电极、至少一第一场板及第二场板;闸极场板设置于半导体阻障层上;源极电极设置于闸极场板的一侧,而第一场板设置于闸极场板的另一侧且侧向分离于闸极场板;第二场板覆盖闸极场板及第一场板且电连接至源极电极,其中当以俯视观察时,第二场板的面积大于闸极场板的面积与第一场板的面积之和。于闸极场板的面积与第一场板的面积之和。于闸极场板的面积与第一场板的面积之和。

【技术实现步骤摘要】
高电子迁移率晶体管及其制作方法


[0001]本专利技术涉及晶体管
,尤其是涉及一种高电子迁移率晶体管及其制作方法。

技术介绍

[0002]在半导体技术中,III

V族的半导体化合物可用于形成各种集成电路装置,例如:高功率场效晶体管、高频晶体管或高电子迁移率晶体管(high electron mobility transistor,HEMT)。HEMT是属于具有二维电子气(two dimensional electron gas,2DEG)的一种晶体管,其2DEG会邻近于能隙不同的两种材料之间的接合面(即,异质接合面)。由于HEMT并非使用掺杂区域作为晶体管的载子通道,而是使用2DEG作为晶体管的载子通道,因此相较于现有的金氧半场效晶体管(MOSFET),HEMT具有多种吸引人的特性,例如:高电子迁移率及以高频率传输信号的能力。对于现有的HEMT,可以包括依序堆栈的化合物半导体通道层、化合物半导体阻障层、化合物半导体盖层及闸极电极。利用闸极电极向化合物半导体盖层施加偏压,可以调控位于化合物半导体盖层下方的化合物半导体通道层中的二维电子气浓度,进而调控HEMT的开关。此外,现有的HEMT中另会设置场板,以通过场板调控电场分布,进而提升HEMT的崩溃电压。
[0003]然而,即便在HEMT中设置场板确实可有效提升HEMT的耐压能力,但此做法通常会增加额外电容,进而使得HEMT产生显著的切换延迟(turn

on/off delay time),因而降低HEMT的电性表现。

技术实现思路

[0004]有鉴于此,有必要提出一种改良的高电子迁移率晶体管,以改善现有的高电子迁移率晶体管所存在的缺陷。
[0005]根据本专利技术的一实施例,提供一种高电子迁移率晶体管,包括:一半导体通道层及一半导体阻障层,设置于一基底上;一闸极场板,设置于所述半导体阻障层上;一源极电极,设置于所述闸极场板的一侧;至少一第一场板,设置于所述闸极场板的另一侧,且侧向分离于所述闸极场板;以及一第二场板,覆盖所述闸极场板及所述至少一第一场板,且电连接至所述源极电极,其中,当以俯视观察时,所述第二场板的面积大于所述闸极场板的面积与所述至少一第一场板的面积之和。
[0006]根据本专利技术的一实施例,提供一种高电子迁移率晶体管,包括:一半导体通道层及一半导体阻障层,设置于一基底上;一闸极场板及一第一场板,设置于所述半导体阻障层上,其中所述闸极场板及所述第一场板彼此间侧向分离;一第一层间介电层,顺向性覆盖所述闸极场板及所述第一场板,其中所述第一层间介电层的厚度介于1000埃至3500埃之间;以及一第二场板,延伸越过所述闸极场板及所述第一场板的上方,且顺向性覆盖所述第一层间介电层。
[0007]根据本专利技术的一实施例,提供一种高电子迁移率晶体管的制作方法,包括:提供一
基底,其上依序设置有一半导体通道层、一半导体阻障层以及一钝化层;形成一闸极场板及至少一第一场板,其中所述闸极场板及所述至少一第一场板彼此间侧向分离;形成一第一层间介电层,顺向性覆盖所述闸极场板及所述至少一第一场板;以及形成一源极电极及一第二场板,其中所述第二场板顺向性覆盖所述第一层间介电层且延伸越过所述闸极场板及所述至少一第一场板的上方。
[0008]根据上述实施例,半导体通道层和第二场板之间可设置有闸极场板及第一场板,且闸极场板和第一场板彼此之间沿着特定方向侧向分离。藉由此设置,不但可避免闸极场板往特定方向过度延伸所造成的电容增加及切换迟滞现象,且可实质上维持崩溃电压的表现。
附图说明
[0009]图1是根据本专利技术一实施例所绘示的高电子迁移率晶体管(HEMT)的剖面示意图。
[0010]图2是根据本专利技术一实施例所绘示的高电子迁移率晶体管的局部区域的放大剖面示意图。
[0011]图3是根据本专利技术一实施例所绘示的高电子迁移率晶体管的局部区域的俯视示意图。
[0012]图4是根据本专利技术一变化型实施例所绘示的源/汲极电极分别为双层堆栈的高电子迁移率晶体管的剖面示意图。
[0013]图5是根据本专利技术一变化型实施例所绘示的具有多个第一场板的高电子迁移率晶体管的剖面示意图。
[0014]图6是根据本专利技术一变化型实施例所绘示的闸极电极直接接触半导体阻障层的高电子迁移率晶体管的剖面示意图。
[0015]图7是根据本专利技术一实施例所绘示的制作高电子迁移率晶体管的剖面示意图,其中包括依序堆栈的半导体层及第一金属层。
[0016]图8是根据本专利技术一实施例所绘示的制作高电子迁移率晶体管的剖面示意图,其中包括设置于钝化层及第一层间介电层中的源/汲极接触洞。
[0017]图9是根据本专利技术一实施例所绘示的制作高电子迁移率晶体管的剖面示意图,其中包括覆盖第一层间介电层的第二金属层。
[0018]图10是根据本专利技术一实施例所绘示的制作高电子迁移率晶体管的剖面示意图,其中包括覆盖第二场板的第二层间介电层。
[0019]附图标记说明:10
‑1…
高电子迁移率晶体管10
‑2…
高电子迁移率晶体管10
‑3…
高电子迁移率晶体管10
‑4…
高电子迁移率晶体管12

主动区域14

漂移区域20

半导体结构102

基底
104

缓冲层106

半导体通道层106a

二维电子气区域106b

二维电子气截断区域108

半导体阻障层110

半导体盖层110S

侧面120

闸极电极121

闸极场板121S

侧面122

第一金属层124

闸极接触洞130

源极电极131

场板132

第一源极层133

第二场板133A

底面133S

侧面134

第二源极层135

第三场板135S

侧面136

第三源极层137

第四场板137S

侧面138

源极接触洞139

第二金属层140

汲极电极142

第一汲极层144

第二汲极层146

第三汲极层148

汲极接触洞150

第一场板150S

侧面151

第一场板151S

侧面152

接触插塞160
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高电子迁移率晶体管,其特征在于,包括:一半导体通道层及一半导体阻障层,设置于一基底上;一闸极场板,设置于所述半导体阻障层上;一源极电极,设置于所述闸极场板的一侧;至少一第一场板,设置于所述闸极场板的另一侧,且侧向分离于所述闸极场板;以及一第二场板,覆盖所述闸极场板及所述至少一第一场板,且电连接至所述源极电极,其中,当以俯视观察时,所述第二场板的面积大于所述闸极场板的面积与所述至少一第一场板的面积之和。2.如权利要求1所述的高电子迁移率晶体管,其特征在于,所述至少一第一场板为电浮置或电连接至所述源极电极。3.如权利要求1所述的高电子迁移率晶体管,其特征在于,还包括:一闸极电极,设置于所述半导体阻障层和所述第二场板之间,且电连接至所述闸极场板。4.如权利要求3所述的高电子迁移率晶体管,其特征在于,还包括:一半导体盖层,设置于所述半导体阻障层及所述闸极电极之间,且电连接至所述闸极电极。5.如权利要求1所述的高电子迁移率晶体管,其特征在于,还包括:一钝化层,设置于所述半导体阻障层之上,其中所述至少一第一场板顺向性覆盖所述钝化层。6.如权利要求1所述的高电子迁移率晶体管,其特征在于,还包括:一间隙,设置于所述闸极场板及所述至少一第一场板之间;以及一第一层间介电层,填满所述间隙。7.如权利要求6所述的高电子迁移率晶体管,其特征在于,所述第一层间介电层的表面包括至少一凹陷区和至少一抬升区,且所述第二场板顺向性覆盖所述至少一凹陷区及所述至少一抬升区。8.如权利要求7所述的高电子迁移率晶体管,其特征在于,所述至少一凹陷区设置于所述间隙的正上方,所述至少一抬升区设置于所述至少一第一场板的正上方。9.如权利要求1所述的高电子迁移率晶体管,其特征在于,还包括:一第三场板,覆盖所述至少一第一场板及所述第二场板,且电连接至所述源极电极,其中,当以俯视观察时,所述第三场板的面积大于所述第二场板的面积。10.如权利要求9所述的高电子迁移率晶体管,其特征在于,还包括:一第四场板,覆盖所述至少一第一场板、所述第二场板及所述第三场板,且电连接至所述源极电极,其中,当以俯视观察时,所述第四场板的面积大于所述第三场板的面积。11.如权利要求1所述的高电子迁移率晶体管,其特征在于,所述至少一第一场板包括两个第一场板,且所述两个第一场板彼此之间互相分离。12.一种高电子迁移率晶体管,其特征在于,包括:一半导体通道层及一半导体阻障层,设置于一基底上;一闸极...

【专利技术属性】
技术研发人员:杜杨林鑫成黄嘉庆
申请(专利权)人:世界先进积体电路股份有限公司
类型:发明
国别省市:

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