一种低寄生电容的晶体管及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种低寄生电容的晶体管，包括衬底、设置于衬底第二表面的接地金属层、设置于衬底第一表面的外延层、及设置于外延层上的电极层，所述外延层包括栅极区、源极区及漏极区，所述源极区的电极层和漏极区的电极层包括欧姆接触层及设置于所述欧姆接触层上的上层金属层，对漏极区的一部分区域进行掺杂，使该区域外延形成绝缘区。在漏极区部分区域形成高阻绝缘区，明显地降低了源漏寄生电容，提高了射频器件的射频性能。了射频器件的射频性能。了射频器件的射频性能。

【技术实现步骤摘要】
一种低寄生电容的晶体管及其制备方法


[0001]本专利技术属于半导体器件
，具体地涉及一种低寄生电容的晶体管及其制备方法，尤其适用于GaN HEMT器件。

技术介绍

[0002]晶体管在电路正常工作时，源结和漏结反偏，当源极和漏极的电压发生变化时，电容将充电或者放电，当晶体管工作在频率较高的状态时，寄生电容的充放电将影响晶体管的高频特性。同时，基底的噪声将沿着寄生电容传递给晶体管，噪声还可以通过基底与各个寄生电容形成的回路向电路的各个支路传递，严重影响电路的性能。
[0003]下面以GaN器件为例进行说明，现有的GaN器件，其横切面如图1所示，包括GaN晶圆背面接地的金属层08、衬底01，及外延层，所述外延层包括GaN 缓冲层02和AlGaN 载流子供给层03，缓冲层02和载流子供给层03之间由于异质结极化作用会形成二维电子气结构，还包括设置于外延层上的电极层，所述电极层包含栅极05，场板06，源极欧姆接触金属层041，源极上层金属层071，漏极欧姆接触金属层042，漏极上层金属层072。半导体器件的金属在电场和热应力等作用下会发生金属迁移，导致器件有效寿命衰减，往往在器件设计时会设计一定宽度的金属以满足一定使用寿命的要求，同时一定厚度的金属的电流容量也会有限，为了满足单位尺寸功率输出和使用寿命等要求，GaN器件的漏极区域横向宽度会比较大，如图2所示。漏极区越大，GaN器件的纵向寄生的漏源电容Cds_Y相应会越大，GaN器件的整体的寄生漏源电容为横向寄生的漏源电容Cds_X+Cds_Y也会随之变大，这是影响器件的射频性能的主要原因。
[0004]现有的降低寄生漏源电容的方法，大多是通过修改晶圆外延设计和一些芯片表面工艺上的调整，但是由于外延或者工艺的调整很容易引入其他问题，并且研发费用和周期都相对较长。

技术实现思路

[0005]针对上述存在的技术问题，本专利技术目的在于提供一种低寄生电容的晶体管及其制备方法，在漏极区部分区域形成高阻绝缘区，明显地降低了源漏寄生电容，提高了射频器件的射频性能。
[0006]为了解决现有技术中的这些问题，本专利技术提供的技术方案是：一种低寄生电容的晶体管，包括衬底、设置于衬底第二表面的接地金属层、设置于衬底第一表面的外延层、及设置于外延层上的电极层，所述外延层包括栅极区、源极区及漏极区，所述源极区的电极层和漏极区的电极层包括欧姆接触层及设置于所述欧姆接触层上的上层金属层，对漏极区的一部分区域进行掺杂，使该区域外延形成绝缘区。
[0007]优选的技术方案中，用离子注入方法实现掺杂。
[0008]优选的技术方案中，所述离子注入的区域为漏极区的欧姆接触层的中部下方一定宽度区域。
[0009]优选的技术方案中，所述欧姆接触层与所述上层金属层之间设置有至少一层中间金属层。
[0010]优选的技术方案中，在所述绝缘区和所述欧姆接触层之间设置有一层绝缘体层。
[0011]优选的技术方案中，断开所述绝缘区上方的欧姆接触层；优选的技术方案中，断开所述绝缘区上方的欧姆接触层和中间金属层。
[0012]优选的技术方案中，所述漏极区的上层金属层的下方对应绝缘区的位置处设置空腔，使得漏极区的上层金属层形成空气桥结构。
[0013]本专利技术还公开了一种低寄生电容的晶体管的制备方法，包括以下步骤：S01：在衬底的第二表面设置接地金属层；S02：在衬底的第一表面生长外延层，在所述外延层上设置电极层，所述外延层包括栅极区、源极区及漏极区；所述源极区的电极层和漏极区的电极层包括欧姆接触层及设置于所述欧姆接触层上的上层金属层；S03：对漏极区的一部分区域进行掺杂，使该区域外延形成绝缘区。
[0014]优选的技术方案中，还包括在欧姆接触层与所述上层金属层之间设置至少一层中间金属层。
[0015]优选的技术方案中，还包括断开所述绝缘区上方的欧姆接触层，在漏极区的上层金属层的下方对应绝缘区的位置处设置空腔，使得漏极区的上层金属层形成空气桥结构。
[0016]优选的技术方案中，还包括断开所述绝缘区上方的欧姆接触层和中间金属层，在漏极区的上层金属层的下方对应绝缘区的位置处设置空腔，使得漏极区的上层金属层形成空气桥结构。
[0017]相对于现有技术中的方案，本专利技术的优点是：本专利技术采用现有外延晶圆和工艺，大大节省研发费用和研发周期。对漏极区的下方一部分区域进行掺杂，使得在漏极区下方部分区域形成高阻绝缘区，减少了漏极区二维电子气的面积。垫高或者断开绝缘区欧姆接触金属，使得漏极区整体与背面接地的金属寄生电容会减小，降低了器件整体的源漏寄生电容，提高器件的射频性能，对金属电流容量和使用寿命不会有影响。
附图说明
[0018]下面结合附图及实施例对本专利技术作进一步描述：图1为现有GaN器件的剖面结构示意图；图2为现有GaN器件的剖面结构的寄生源漏电容示意图；图3为一实施例的低寄生电容的晶体管的剖面结构示意图；图4为另一实施例的低寄生电容的晶体管的剖面结构示意图；图5为又一实施例的低寄生电容的晶体管的剖面结构示意图；图6为本专利技术低寄生电容的晶体管的制备方法流程图。
具体实施方式
[0019]以下结合具体实施例对上述方案做进一步说明。应理解，这些实施例是用于说明本专利技术而不限于限制本专利技术的范围。实施例中采用的实施条件可以根据具体厂家的条件做
进一步调整，未注明的实施条件通常为常规实验中的条件。
[0020]本专利技术主要用于GaN HEMT器件，也可以用于GaAs FET和LDMOS等等，下面以GaN HEMT器件为例进行说明，其他结构的晶体管也具有相似的结构。
[0021]实施例1：如图3所示，一种低寄生电容的晶体管，包括衬底11、设置于衬底11第二表面111（下表面）的接地金属层18、设置于衬底11第一表面112（上表面）的外延层、及设置于外延层上的电极层，外延层包括GaN缓冲层12和AlGaN载流子供给层13，缓冲层12和载流子供给层13之间由于异质结极化作用会形成二维电子气。
[0022]AlGaN载流子供给层13上设置欧姆接触层14，欧姆接触层14上设置上层金属层15，外延层包括栅极区、源极区及漏极区，电极层包括栅极区的电极层、源极区的电极层和漏极区的电极层，栅极区的电极层包括栅极21和场板22。源极区的电极层包括源极的上层金属层31和源极的欧姆接触层32，漏极区的电极层包括漏极的上层金属层41和漏极的欧姆接触层42，也就是说，上层金属层15包括漏极的上层金属层41和源极的上层金属层31，欧姆接触层14包括源极的欧姆接触层32和漏极的欧姆接触层42。
[0023]对漏极区的一部分区域进行掺杂，使该区域外延形成绝缘区50，破坏二维电子气与晶格结构。绝缘区50向衬底11方向延伸。
[0024]衬底11可以采用SiC衬底、Si衬底、及蓝宝石等衬底。
[0025]掺杂的方法可以为外延、离子注入、热扩散等等，一具体的实现中，用离子注入方法实现掺杂，做高能量离子注入。破坏二维电子气与晶本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低寄生电容的晶体管，包括衬底、设置于衬底第二表面的接地金属层、设置于衬底第一表面的外延层、及设置于外延层上的电极层，所述外延层包括栅极区、源极区及漏极区，其特征在于，所述源极区的电极层和漏极区的电极层包括欧姆接触层及设置于所述欧姆接触层上的上层金属层，对漏极区的一部分区域进行掺杂，使该区域外延形成绝缘区。2.根据权利要求1所述的低寄生电容的晶体管，其特征在于，用离子注入方法实现掺杂。3.根据权利要求2所述的低寄生电容的晶体管，其特征在于，所述离子注入的区域为漏极区的欧姆接触层的中部下方一定宽度区域。4.根据权利要求1所述的低寄生电容的晶体管，其特征在于，所述欧姆接触层与所述上层金属层之间设置有至少一层中间金属层。5.根据权利要求1或4所述的低寄生电容的晶体管，其特征在于，在所述绝缘区和所述欧姆接触层之间设置有一层绝缘体层。6.根据权利要求1所述的低寄生电容的晶体管，其特征在于，断开所述绝缘区上方的欧姆接触层。7.根据权利要求4所述的低寄生电容的晶体管，其特征在于，断开所述绝缘区上方的欧姆接触层和中间金属层。8.根据权利要求6或7所述的低寄生电容的晶体管，其特征在于，所述漏...

【专利技术属性】
技术研发人员：马强，肖智敏，
申请(专利权)人：苏州远创达科技有限公司，
类型：发明
国别省市：