高电子迁移率晶体管结构及制造方法技术

一种高电子迁移率晶体管结构制造方法，通过控制钝化层及阻障层于同一生长室中无间断地生长，以避免因温度、压力或气氛的剧烈变化而使钝化层于成长过程中产生缺陷或是导致钝化层及阻障层间的接口质量劣化，进而能提供高质量的钝化层及高质量的钝化层与阻障层间的接口，以达到提升高电子迁移率晶体管结构的效能的目的。能的目的。能的目的。

【技术实现步骤摘要】
高电子迁移率晶体管结构及制造方法


[0001]本专利技术与半导体技术有关；特别是指一种高电子迁移率晶体管。

技术介绍

[0002]已知高电子移动率晶体管(High Electron Mobility Transistor，HEMT)是具有二维电子气(two dimensional electron gas,2
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DEG)的一种晶体管，其二维电子气邻近于能隙不同的两种材料之间的异质接合面，由于高电子移动率晶体管并非使用掺杂区域作为晶体管的载子通道，而是使用具有高电子移动性二维电子气作为晶体管的载子通道，因此高电子迁移率晶体管具有高崩溃电压、高电子迁移率、低导通电阻与低输入电容等特性，而能广泛应用于高功率半导体装置中。
[0003]一般为了提升效能，通常会于高电子迁移率晶体管的阻障层上方生长例如氮化镓的钝化层，但由于镓容易与氧产生键结导致表面缺陷的增加，进而有组件稳定性不足及漏电流增加的问题。因此，如何提供一种钝化层能提升高电子迁移率晶体管的效能，是亟待解决的问题。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种高电子迁移率晶体管结构及制造方法，能提供高质量的钝化层进而提升高电子迁移率晶体管的效能。
[0005]缘以达成上述目的，本专利技术提供的一种高电子迁移率晶体管结构制造方法包含以下步骤：
[0006]A.提供一基板；
[0007]B.于所述基板上方形成一成核层；
[0008]C.于所述成核层上方形成一缓冲层；
[0009]D.于所述缓冲层上方形成一通道层；
[0010]E.于所述通道层上方沉积一阻障层，所述阻障层的成长温度为一第一成长温度，一二维电子气区域沿所述通道层与所述阻障层间的界面形成于所述通道层中，其中所述步骤E是于一生长室中执行；
[0011]F.在执行所述步骤E后于所述生长室中无间断地于所述阻障层上方沉积一钝化层，控制所述钝化层的成长温度自所述第一成长温度经一升温区段升温至一第二成长温度。
[0012]本专利技术另提供的一种高电子迁移率晶体管结构，依序包含：一基板、一成核层、一缓冲层、一通道层、一阻障层、一钝化层；其中，一二维电子气区域沿所述通道层与所述阻障层间的界面形成于所述通道层中；所述通道层的所述二维电子气区域于一时间区间内的片电阻值变化量小于等于1％，所述时间区间大于等于三个月。
[0013]本专利技术的效果在于，通过控制所述钝化层及所述阻障层于同一生长室中无间断地生长，能避免因温度、压力或气氛的剧烈变化而使所述钝化层于成长过程中产生缺陷或是
导致所述钝化层及所述阻障层间的接口质量劣化，进而能提供高质量的钝化层及所述钝化层及所述阻障层间的接口，以达到提升高电子迁移率晶体管的效能的目的。除此之外，本专利技术另提供的一种高电子迁移率晶体管结构，通过所述钝化层的形成，所述通道层的所述二维电子气区域于一时间区间内的片电阻值变化量小于等于1％，所述时间区间大于等于三个月，借此以达到提升高电子迁移率晶体管的稳定性的目的。
附图说明
[0014]图1本专利技术一优选实施例的高电子迁移率晶体管结构制造方法的流程图。
[0015]图2为本专利技术一优选实施例的高电子迁移率晶体管结构的示意图。
[0016]图3为本专利技术一优选实施例的成长钝化层的时间与温度的关系图。
[0017]图4为本专利技术一优选实施例的成长钝化层的时间与温度的关系图。
[0018]图5为本专利技术一优选实施例的成长钝化层的时间与温度的关系图。
[0019]图6为一比较例的成长钝化层的时间与温度的关系图。
[0020]图7为本专利技术一优选实施例的成长钝化层的时间与温度的关系图。
具体实施方式
[0021]为能更清楚地说明本专利技术，兹举优选实施例并配合附图详细说明如后。请参图1所示，为本专利技术一优选实施例的高电子迁移率晶体管结构制造方法，包含以下步骤：
[0022]步骤S02，提供一基板10；所述基板10可以是例如硅(Si)、砷化镓(GaAs)、氮化镓(GaN)、碳化硅(SiC)、或氧化铝(Al2O3)基板。
[0023]步骤S04，于所述基板10上方形成一成核层20；所述成核层20可以是例如氮化铝(AlN)或氮化铝镓(AlGaN)的氮化物成核层，所述成核层20举例来说可以是通过金属有机化学气相沉积(MOCVD)形成。
[0024]步骤S06，于所述成核层20上方形成一缓冲层30；所述缓冲层30可以是例如氮化镓(GaN)的氮化物缓冲层，所述缓冲层30举例来说可以是通过金属有机化学气相沉积(MOCVD)形成。
[0025]步骤S08，于所述缓冲层30上方形成一通道层40；所述通道层40可以是例如氮化镓(GaN)的氮化物通道层，所述通道层40可以是通过金属有机化学气相沉积(MOCVD)形成。
[0026]步骤S10，于所述通道层40上方沉积一阻障层50，所述阻障层50的成长温度为一第一成长温度T1，所述第一成长温度T1优选为700～1000℃，一二维电子气区域沿所述通道层40与所述阻障层50间的界面形成于所述通道层40中，步骤S10是于一生长室中执行；所述阻障层50可以是例如氮化铝镓(AlGaN)、氮化铝(AlN)、氮化铝铟(AlInN)或氮化铝铟镓(AlInGaN)的氮化物阻障层，所述阻障层50可以是通过金属有机化学气相沉积(MOCVD)或是分子束磊晶(MBE)方式形成。
[0027]步骤S12，在执行步骤S10后于所述生长室中无间断地于所述阻障层50上方沉积一钝化层60，控制所述钝化层60的成长温度自所述第一成长温度T1经一升温区段RT升温至一第二成长温度T2，所述第二成长温度T2为大于或等于1000℃；所述钝化层60为氮化硅，所述钝化层60可以是通过金属有机化学气相沉积(MOCVD)或是分子束磊晶(MBE)方式形成；所述钝化层60的总厚度小于或等于100nm，所述总厚度是指所述钝化层60自所述钝化层60与所
述阻障层50交界处至所述钝化层60上表面的距离。
[0028]也就是说，当所述阻障层50于所述金属有机化学气相沉积(MOCVD)或是分子束磊晶(MBE)的机台的所述生长室中形成后，完成步骤S10的半成品并未移出所述生长室，即所述阻障层50未曾暴露于空气或所述生长室外的环境中，而是直接于所述生长室中继续执行步骤S12以形成所述钝化层60，换句话说，所述阻障层50及所述钝化层60是于相同空间、压力及气氛的成长条件下形成，且所述钝化层60初期的成长温度与所述阻障层50相同，所述相同气氛是指使用相同的例如氢气或氮气等载气。
[0029]借此，通过控制所述钝化层60及所述阻障层50于同一生长室中无间断地生长，能避免因温度、压力或气氛的剧烈变化而使所述钝化层60于成长过程中产生缺陷或是导致所述钝化层60及所述阻障层50间的接口质量劣化，进而能提供高质量的钝化层60及高质量的所述钝化层60及所述阻障层50间的接口，以达到提升高电子迁移率晶体管的效本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高电子迁移率晶体管结构制造方法，包含以下步骤：A.提供一基板；B.于所述基板上方形成一成核层；C.于所述成核层上方形成一缓冲层；D.于所述缓冲层上方形成一通道层；E.于所述通道层上方沉积一阻障层，所述阻障层的成长温度为一第一成长温度，一二维电子气区域沿所述通道层与所述阻障层间的界面形成于所述通道层中，步骤E于一生长室中执行；F.在执行步骤E后于所述生长室中无间断地于所述阻障层上方沉积一钝化层，控制所述钝化层的成长温度自所述第一成长温度经一升温区段升温至一第二成长温度。2.如权利要求1所述的高电子迁移率晶体管结构制造方法，其中，所述阻障层及所述钝化层是于相同压力及气氛的成长条件下形成。3.如权利要求1所述的高电子迁移率晶体管结构制造方法，其中，步骤F包含控制于一高温定温区段维持所述第二成长温度。4.如权利要求3所述的高电子迁移率晶体管结构制造方法，其中，所述钝化层于所述高温定温区段的生长厚度占所述钝化层总厚度的百分比率为大于等于50％。5.如权利要求1所述的高电子迁移率晶体管结构制造方法，其中，所述第二成长温度为大于或等于1000℃。6.如权利要求1所述的高电子迁移率晶体管结构制造方法，其中，包含量测所述通道层的所述二维电子气区域的片电阻值得到一第一片...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘嘉哲，林子尧，
申请(专利权)人：环球晶圆股份有限公司，
类型：发明
国别省市：