电子器件、高电子迁移率晶体管及其制备方法技术

本公开提供了一种电子器件、高电子迁移率晶体管及其制备方法。该制备方法包括：在一衬底上形成异质结结构；在栅极区域形成第一介质层、牺牲层、第二介质层以及保护层，第一介质层、牺牲层以及第二介质层层叠设置，保护层覆盖所述牺牲层侧壁；形成贯穿第二介质层以及牺牲层的凹槽；形成第三介质层，第三介质层保形地覆盖凹槽；在第三介质层上形成栅极；去除牺牲层，第三介质层位于凹槽侧壁的部分、保护层、以及第一介质层围成凹陷部；形成填充凹陷部的第四介质层，第四介质层位于凹陷部内的部分设有空气隙。本公开能够降低寄生电容。本公开能够降低寄生电容。本公开能够降低寄生电容。

【技术实现步骤摘要】
电子器件、高电子迁移率晶体管及其制备方法


[0001]本公开涉及半导体
，尤其涉及一种电子器件、高电子迁移率晶体管及其制备方法。

技术介绍

[0002]氮化物半导体材料由于与传统的半导体材料相比具有较宽的带隙、较高的击穿电场、较高的电子密度以及较高的迁移率，在高电子迁移率晶体管(High Electron MobilityTransistor，HEMT)中得到广泛的应用。然而，现有的高电子迁移率晶体管还需进一步改进。

技术实现思路

[0003]本公开的目的在于提供一种电子器件、高电子迁移率晶体管及其制备方法，能够降低寄生电容。
[0004]根据本公开的一个方面，提供一种高电子迁移率晶体管的制备方法，包括：
[0005]在一衬底上形成异质结结构，所述异质结结构包括源极区域、漏极区域以及位于所述源极区域与所述漏极区域之间的栅极区域；
[0006]在所述栅极区域形成第一介质层、牺牲层、第二介质层以及保护层，所述第一介质层、牺牲层以及第二介质层层叠设置，所述第一介质层位于所述第二介质层与所述衬底之间，所述保护层覆盖所述牺牲层侧壁；
[0007]形成贯穿所述第二介质层以及所述牺牲层的凹槽；
[0008]形成第三介质层，所述第三介质层保形地覆盖所述凹槽；
[0009]在所述第三介质层上形成栅极；
[0010]去除所述牺牲层，所述第三介质层位于所述凹槽侧壁的部分、所述保护层、以及所述第一介质层围成凹陷部；
[0011]形成填充所述凹陷部的第四介质层，所述第四介质层位于所述凹陷部内的部分设有空气隙。
[0012]进一步地，在所述栅极区域形成第一介质层、牺牲层、第二介质层以及保护层包括：
[0013]在所述栅极区域形成层叠设置的第一介质层、牺牲层、第二介质层；
[0014]形成覆盖所述第二介质层以及所述异质结结构的保护层，所述保护层覆盖所述牺牲层侧壁。
[0015]进一步地，所述异质结结构包括沟道层和势垒层，所述制备方法还包括：
[0016]在所述源极区域以及所述漏极区域上形成重掺杂结构，所述重掺杂结构覆盖所述保护层背向所述牺牲层的侧壁，所述重掺杂结构与所述势垒层的导电类型相同。
[0017]进一步地，形成贯穿所述第二介质层以及所述牺牲层的凹槽包括：
[0018]形成覆盖所述重掺杂结构以及所述第二介质层的钝化层；
[0019]通过光刻工艺形成贯穿所述钝化层、所述第二介质层以及所述牺牲层的凹槽。
[0020]进一步地，所述第三介质层的部分区域位于所述凹槽外，且设于所述钝化层上；在所述第三介质层上形成栅极包括：
[0021]在所述第三介质层上形成栅极材料层；
[0022]在所述栅极材料层上形成掩模层，以所述掩模层为掩模对所述栅极材料层进行刻蚀，以形成栅极；
[0023]在去除所述牺牲层之前，所述制备方法还包括：
[0024]以所述掩模层为掩模对覆盖于所述牺牲层上的膜层进行刻蚀，以暴露所述牺牲层。
[0025]进一步地，去除所述牺牲层包括：
[0026]通过湿法刻蚀工艺去除所述牺牲层。
[0027]进一步地，所述牺牲层的材料包括多晶硅，所述湿法刻蚀工艺采用的刻蚀液包括四甲基氢氧化铵。
[0028]进一步地，所述第一介质层的材料包括氮化硅或氧化硅；和/或
[0029]所述第二介质层的材料包括氮化硅或氧化硅。
[0030]进一步地，所述异质结结构包括沟道层和势垒层，所述制备方法还包括：
[0031]去除所述保护层位于所述漏极区域以及所述源极区域的部分；
[0032]对所述势垒层位于所述源极区域以及所述漏极区域的部分进行减薄处理；
[0033]在所述源极区域以及所述漏极区域形成重掺杂结构，所述重掺杂结构覆盖所述保护层背向所述牺牲层的侧壁，所述重掺杂结构与所述势垒层的导电类型相同。
[0034]进一步地，所述栅极位于凹槽内的部分的横截面面积小于所述栅极位于凹槽外的部分的横截面面积。
[0035]进一步地，所述制备方法还包括：
[0036]在所述源极区域上形成源极，在所述漏极区域上形成漏极。
[0037]根据本公开的一个方面，提供一种高电子迁移率晶体管，包括：
[0038]衬底；
[0039]异质结结构，所述异质结结构包括源极区域、漏极区域以及位于所述源极区域与所述漏极区域之间的栅极区域；
[0040]第一介质层，设于所述栅极区域；
[0041]保护层，呈筒状结构，且设于所述第一介质层上；
[0042]第四介质层，填充所述保护层与所述第一介质层围成的空间，且所述第四介质层设有贯穿所述第四介质层的凹槽，所述第四介质层位于所述凹槽以外的部分设有空气隙；
[0043]第三介质层，保形地覆盖所述凹槽；
[0044]栅极，设于所述第三介质层上。
[0045]进一步地，所述异质结结构包括沟道层和势垒层，所述高电子迁移率晶体管还包括：
[0046]重掺杂结构，设于所述源极区域以及所述漏极区域上，所述重掺杂结构覆盖所述保护层的侧壁，所述重掺杂结构与所述势垒层的导电类型相同；所述第四介质层覆盖所述重掺杂结构。
[0047]进一步地，所述栅极位于凹槽内的部分的横截面面积小于所述栅极位于凹槽外的部分的横截面面积。
[0048]进一步地，所述高电子迁移率晶体管还包括：
[0049]源极，设于所述源极区域上；
[0050]漏极，设于所述漏极区域上。
[0051]根据本公开的一个方面，提供一种电子器件，包括所述的高电子迁移率晶体管。
[0052]本公开的电子器件、高电子迁移率晶体管及其制备方法，通过去除所述牺牲层，使得所述第三介质层位于所述凹槽侧壁的部分、所述保护层、以及所述第一介质层围成凹陷部，之后形成填充所述凹陷部的第四介质层，由于第四介质层位于所述凹陷部内的部分设有空气隙，从而降低了栅极的寄生电容，可以增强高电子迁移率晶体管的毫米波和太赫兹频率的应用性能；同时，本公开还可以为微缩栅极提供良好的结构支撑，提高了良品率。
附图说明
[0053]图1是本公开实施方式中形成第二介质层后的示意图。
[0054]图2是本公开实施方式中形成保护层后的示意图。
[0055]图3是本公开实施方式中对势垒层进行减薄后的示意图。
[0056]图4是本公开实施方式中形成重掺杂结构后的示意图。
[0057]图5是图4所示结构的AA剖面图。
[0058]图6是本公开实施方式中形成钝化层后的示意图。
[0059]图7是本公开实施方式中形成凹槽后的示意图。
[0060]图8是本公开实施方式中形成栅极材料层后的示意图。
[0061]图9是本公开实施方式中形成掩模后的示意图。
[0062]图10是本公开实施方式中牺牲层暴露后的示意图。
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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的制备方法，其特征在于，包括：在一衬底上形成异质结结构，所述异质结结构包括源极区域、漏极区域以及位于所述源极区域与所述漏极区域之间的栅极区域；在所述栅极区域形成第一介质层、牺牲层、第二介质层以及保护层，所述第一介质层、牺牲层以及第二介质层层叠设置，所述第一介质层位于所述第二介质层与所述衬底之间，所述保护层覆盖所述牺牲层侧壁；形成贯穿所述第二介质层以及所述牺牲层的凹槽；形成第三介质层，所述第三介质层保形地覆盖所述凹槽；在所述第三介质层上形成栅极；去除所述牺牲层，所述第三介质层位于所述凹槽侧壁的部分、所述保护层、以及所述第一介质层围成凹陷部；形成填充所述凹陷部的第四介质层，所述第四介质层位于所述凹陷部内的部分设有空气隙。2.根据权利要求1所述的高电子迁移率晶体管的制备方法，其特征在于，在所述栅极区域形成第一介质层、牺牲层、第二介质层以及保护层包括：在所述栅极区域形成层叠设置的第一介质层、牺牲层、第二介质层；形成覆盖所述第二介质层以及所述异质结结构的保护层，所述保护层覆盖所述牺牲层侧壁。3.根据权利要求1或2所述的高电子迁移率晶体管的制备方法，其特征在于，所述异质结结构包括沟道层和势垒层，所述制备方法还包括：在所述源极区域以及所述漏极区域上形成重掺杂结构，所述重掺杂结构覆盖所述保护层背向所述牺牲层的侧壁，所述重掺杂结构与所述势垒层的导电类型相同。4.根据权利要求3所述的高电子迁移率晶体管的制备方法，其特征在于，形成贯穿所述第二介质层以及所述牺牲层的凹槽包括：形成覆盖所述重掺杂结构以及所述第二介质层的钝化层；通过光刻工艺形成贯穿所述钝化层、所述第二介质层以及所述牺牲层的凹槽。5.根据权利要求4所述的高电子迁移率晶体管的制备方法，其特征在于，所述第三介质层的部分区域位于所述凹槽外，且设于所述钝化层上；在所述第三介质层上形成栅极包括：在所述第三介质层上形成栅极材料层；在所述栅极材料层上形成掩模层，以所述掩模层为掩模对所述栅极材料层进行刻蚀，以形成栅极；在去除所述牺牲层之前，所述制备方法还包括：以所述掩模层为掩模对覆盖于所述牺牲层上的膜层进行刻蚀，以暴露所述牺牲层。6.根据权利要求1或5所述的高电子迁移率晶体管的制备方法，其特征在于，去除所述牺牲层包括：通过湿法刻蚀工艺去除所述牺牲层。7.根据权利要求6所述的高电子迁移率晶体管的制备方法，其特征在于，所述牺牲层的材料...

【专利技术属性】
技术研发人员：许明伟，樊晓兵，
申请(专利权)人：深圳市汇芯通信技术有限公司，
类型：发明
国别省市：