本发明专利技术公开一种形成电流孔垂直式电子晶体管的制造方法及电流孔垂直式电子晶体管。制造方法包括提供原生基板，依次形成第一成核层、厚氮化镓基板层、第二成核层、氮化铝镓屏障层、氮化镓通道层及漏电流停止层。形成孔洞区域，穿过漏电流停止层，形成氮化镓缓冲层，对氮化镓缓冲层植入镁离子以形成电流阻挡层。形成氮化镓漂移层，形成金属中介层于氮化镓漂移层上并通过金属中介层将氮化镓漂移层转移至转移基板上，移除半导体堆叠，形成一源极接触、栅极接触及漏极接触。
【技术实现步骤摘要】
所属中通常技术人员将理解的是，描述的实施例可以其他不同方式调整，本专利技术的例示性实施例仅用来解释及理解。附图及说明在本质上是用来说明而非作为限制。相同或相似的标号在说明书指代相同或相似的组件。在整个说明书中，应当理解的是，尽管术语“第一”、“第二”、“第三”在本文中可以用于描述各种组件，这些组件不应被这些术语所限制，这些术语的目的是用来表示一个组件与另一个组件的区别，因此，在不改变本专利技术的描述下，文中所描述的第一组件可被称为第二组件。在本文中，术语“或(or)”包括所有相关所列项目的任一及所有组合。应当理解的是，当一个组件被指“在另一个组件或层上(on)”，或者是“连接于(connected to)”或“耦接于(coupled to)”另一个组件或层，它可直接在另一组件或层上，或者直接连接于或耦接于另一组件或层，或者当中可存在中间组件或层。相对的，当一个组件被指“直接在另一个组件或层上(directly on)”，或者是“直接连接于(directlyconnected to)”或“直接耦接于(directly coupled to)”另一个组件或层，则不存在中间组件或层。参照图1a至图1j，其为本专利技术实施例的形成电流孔垂直式电子晶体管的制造流程的示意图。在图1a中，制造流程提供原生基板11，原生基板与氮化镓的晶格匹配度小于3.6％。制造流程提供原生基板11且原生基板11可为用来设置由以下流程形成的半导体层的基板。原生基板11并未局限特定的材料，举例来说，原生基板11可包括氮化镓、氮化铝或碳化硅。在图1b中，制造流程依次形成第一成核层121、厚氮化镓基板层122、第二成核层123、氮化铝镓屏障层13、氮化镓通道层14及漏电流停止层15于原生基板11上，第一成核层121、厚氮化镓基板层122、第二成核层123、氮化镓通道层14及漏电流停止层15为未掺杂层，电流孔垂直式电子晶体管在制造流程当中不需要考虑掺杂浓度的问题。接续前一步骤，多个半导体层依次形成于原生基板11上，由于原生基板11可为低晶格匹配的基板，在此步骤中形成厚氮化镓基板层122来增加后续的有源氮化镓基外延生长的可靠度。首先，在原生基板11上形成第一成核层121，第一成核层121可为氮化铝层或氮化铝/氮化铝镓超晶格层。如果第一成核层121为氮化铝/氮化铝镓超晶格层，氮化铝/氮化铝镓超晶格层可由al(x)ga(1-x)n组成且al(x)ga(1-x)n的摩尔分率x大于0.6。举例来说，x可为0.7或0.8。接着，在第一成核层121上形成厚氮化镓基板层122，厚氮化镓基板层122可具有厚度且厚度大于1μm。厚氮化镓基板层122必须有足够的厚度以确保晶格整齐的排列且厚氮化镓基板层122的表面是几乎没有缺陷的表面。第二成核层123形成于厚氮化镓基板层122上，与第一成核层121类似，第二成核层123可为氮化铝层或氮化铝/氮化铝镓超晶格层。如果第二成核层123为氮化铝/氮化铝镓超晶格层，氮化铝/氮化铝镓超晶格层可由al(y)ga(1-y)n组成且al(y)ga(1-y)n的摩尔分率y大于0.6。举例来说，y可为0.7或0.8。基于厚氮化镓基板层122及第二成核层123的设置，晶格为整齐的排列，形成在上述堆叠层上的有源区域可为低缺陷的有源区域。在形成低缺陷层后，依次形成氮化铝镓屏障层13及氮化镓通道层14于第二成核层123上，氮化铝镓屏障层13设置在第二成核层123上，而氮化镓通道层14设置于氮化铝镓屏障层13上。氮化铝镓屏障层13及氮化镓通道层14可为有源区域，二维电子云2deg是发生在氮化镓通道层14，且二维电子云2deg的载子传输可产生电流孔垂直式电子晶体管的电流。当电流孔垂直式电子晶体管驱动以产生电流，会产生由源极到漏极的多个电流泄漏路径，为了防止这些漏电流，使用阻挡层来阻挡这些泄漏路径。然而，现有的外延生长方式不易在预定区域形成阻挡层，在电流位置堆叠的晶格也可能被影响。因此，本专利技术形成漏电流停止层15于氮化镓通道层14上，漏电流停止层15可包括氮化铝或氧化镓。漏电流停止层15是超宽带宽的中介层，例如氮化铝是6.2ev。漏电流停止层15是在通道结构的所有区域上生长，即氮化镓通道层14上，相较于部分生长制程，本制造流程可具有较高的制程可靠度即较佳的生产质量。在图1c中，制造流程形成孔洞区域151，穿过漏电流停止层15。通过硬膜屏蔽，对漏电流停止层15蚀刻来形成孔洞区域151，孔洞区域151对应于栅极区域，蚀刻制程可露出氮化镓通道层14的顶表面。在图1d中，制造流程形成氮化镓缓冲层16于漏电流停止层15及孔洞区域151上。氮化镓缓冲层16是由氮化镓通道层14开始生长并填满孔洞区域151，氮化镓缓冲层16再进一步于漏电流停止层15及孔洞区域151的表面生长。在图1e中，制造流程对氮化镓缓冲层16植入镁离子以形成电流阻挡层161于漏电流停止层15上。在氮化镓缓冲层16执行镁离子植入制程，例如使用选择性镁离子植入。使用植入制程取代氮化镓缓冲层的再次生长制程可形成平整的表面，可避免由不平整表面造成的栅极电流泄漏。在图1f中，制造流程形成氮化镓漂移层17于电流阻挡层161及氮化镓缓冲层16上。在前述流程中，镁离子植入于氮化镓缓冲层16，氮化镓缓冲层16的表面及电流阻挡层161的表面是平整的，氮化镓缓冲层16是形成为平整表面，且氮化镓的生长质量会更好，氮化镓生长制程可为金属有机化学气相沉积(chemical vapor phase deposition,mocvd)制程。在图1g中，制造流程形成金属中介层181于氮化镓漂移层17上并通过金属中介层181将氮化镓漂移层17转移至转移基板18上。为了转移由前述流程形成的电流孔垂直式电子晶体管，将金属中介层181形成于氮化镓漂移层17上，在此同时，转移基板18也具有设置在转移基板18表面的金属中介层181，转移基板18可包括硅、砷化镓、氧化铝或氧化镓。上述形成转移基板18的材料并不容易与氮化镓漂移层17结合，因此，将金属中介层181用作为结合转移基板18与氮化镓漂移层17的缓冲层。在图1h中，制造流程移除半导体堆叠，半导体堆叠包括第二成核层123、厚氮化镓基板层122、第一成核层121及原生基板11。转移基板18设置在氮化镓漂移层17上，转移基板18被视为是电流孔垂直式电子晶体管的主要基板。在本步骤当中，将半导体堆叠移除以露出氮化铝镓屏障层13，半导体堆叠可通过机械式薄化、化学蚀刻、光电化学蚀刻或激光剥离来移除。半导体堆叠包括第二成核层123、厚氮化镓基板层122、第一成核层121及原生基板11，由于半导体堆叠被移除，厚氮化镓基板层122及原生基板11可以回收并用在不同制造流程当中，通过节省基板材料降低制造成本。另外，转移基板18的材料可根据需求来选择，增加制程的灵活性。在图1i中，制造流程形成源极接触191，穿过氮化铝镓屏障层13，源极接触191与氮化镓通道层14接触。在前述流程中，半导体堆叠已被移除，剩下的半导体装置可进行翻转，即转移基板18是在底部而氮化铝镓屏障层13在顶部。转移基板18具有背表面182，而氮化铝镓屏障层13具有上表面131。由上表面131蚀刻氮化铝镓屏障层13以形成孔洞，通过在孔本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种形成电流孔垂直式电子晶体管的制造方法，其特征在于，包含：提供原生基板，所述原生基板与氮化镓的晶格匹配度小于3.6％；
2.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述原生基板包含氮化镓、氮化铝或碳化硅。
3.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述第一成核层包含氮化铝层或氮化铝/氮化铝镓超晶格层。
4.如权利要求3所述的制造方法，其特征在于，所述氮化铝层/氮化铝镓超晶格层是由Al(x)Ga(1-x)N组成且Al(x)Ga(1-x)N的摩尔分率x大于0.6。
5.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述厚氮化镓基板层具有厚度且所述厚度大于1μm。
6.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述第二成核层包含氮化铝层或氮化铝/氮化铝镓超晶格层。
7.如权利要求6所述的制造方法，其特征在于，所述氮化铝层/氮化铝镓超晶格层是由Al(y)Ga(1-y)N组成且Al(y)Ga(1-y)N的摩尔分率y大于0.6。
8.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述漏电流停止层包含氮化铝或氧化镓。
9.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述电流阻挡层是通过选择性镁离子植入而形成。
10.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述半导体堆叠是通过机械式薄化、化学蚀刻、光电化学蚀刻或激光剥离来移除。
11.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述转移基板包含硅、砷化镓、氧化铝或氧化镓。
12.一种电流孔垂直式电子晶体管，其特征在于，包含：
13.如权利要求12所述的电流孔垂直式电子晶体管，其特征在于，所述转移基板包含硅、砷化镓、氧化铝或氧化镓。
14.如权利要求12所述的电流孔垂直式电子晶体管，其特征在于，所述漏电流停止层包含氮化铝或氧化镓。
15.如权利要求12所述的电流孔垂直式电子晶体管，其特征在于，所述电流阻挡层通过选择性镁离子植入而形成。
16.如权利要求12所述的电流孔垂直式电子晶体管，其特征在于，所述氮化镓通道层、所述漏电流停止层及所述氮化镓缓冲层为未掺杂层。
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【技术特征摘要】
1.一种形成电流孔垂直式电子晶体管的制造方法，其特征在于，包含：提供原生基板，所述原生基板与氮化镓的晶格匹配度小于3.6％；
2.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述原生基板包含氮化镓、氮化铝或碳化硅。
3.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述第一成核层包含氮化铝层或氮化铝/氮化铝镓超晶格层。
4.如权利要求3所述的制造方法，其特征在于，所述氮化铝层/氮化铝镓超晶格层是由al(x)ga(1-x)n组成且al(x)ga(1-x)n的摩尔分率x大于0.6。
5.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述厚氮化镓基板层具有厚度且所述厚度大于1μm。
6.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述第二成核层包含氮化铝层或氮化铝/氮化铝镓超晶格层。
7.如权利要求6所述的制造方法，其特征在于，所述氮化铝层/氮化铝镓超晶格层是由al(y)ga(1-y)n组成且al(y)ga(1-y)n的摩尔分率y大于0.6。
8.如权利要求1所述的制造方法...
【专利技术属性】
技术研发人员：褚宏深，
申请(专利权)人：强茂股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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