高电子迁移率晶体管及其制造方法技术

本发明专利技术提出一种高电子迁移率晶体管(high?electron?mobility?transistor，HEMT)及其制造方法。高电子迁移率晶体管包含：半导体层，其具有半导体层能带间隙；阻障层，形成于半导体层上，其具有阻障层能带间隙；压电层，形成于阻障层上，其具有压电层能带间隙，其中，压电层能带间隙、阻障层能带间隙、与半导体层能带间隙之间，相互间具有一部分相互重叠与另一部分相互不重叠；栅极，形成于压电层上，用以接收栅极电压，进而导通或不导通HEMT；以及源极与漏极，分别形成于栅极两侧；其中，于除压电层下方外的半导体层与阻障层的至少一部分接面，形成二维电子云(2-D?electron?gas,2DEG)，且该二维电子云与源极及漏极电连接。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种高电子迁移率晶体管(high electron mobilitytransistor, HEMT)及其制造方法，特别是指一种加强型HEMT及其制造方法。
技术介绍
图1A及IB分别显示现有技术的高电子迁移率晶体管(high electron mobilitytransistor, HEMT) 100剖视图与能带图。如图1A所示,于基板11上形成氮化镓(GaN)层12,并于GaN层12中，形成隔绝区13。隔绝区13例如为如图所示的区域氧化(local oxidationof silicon, LOCOS)结构或浅沟槽绝缘(shallow trench isolation, STI)结构。除了 GaN层12与隔绝区13外，HEMT100还包含氮化铝镓(AlGaN)层14、栅极15、源极16、与漏极17。其中，于GaN层12与AlGaN层14间的接面，形成二维电子云(2_D electron gas, 2DEG) 18,此2DEG18与源极16及漏极17电连接。如图1B所示，GaN层12与AlGaN层14相连接，其费米能阶Efs与Efb固定于相同能阶,而于GaN层12与AlGaN层14接面,各导通能阶Ecs与Ecb与禁止能阶Evs与Evb的能带弯曲，使电子被限制在电子井18a中，这些被限制的电子，可降低库仑散射，使电子在2DEG18中的迁移率提高，进而使得HEMT100导通时，利用2DEG18中高速的电子迁移率，使得HEMT100操作速度比一般半导体元件快。然而，在实际的应用上，HEMT100为空乏型(d印Ietion)元件，亦即其设计供应用于负的栅极操作电压，在应用上较为不便，尤其在高频的应用范围中，正的栅极操作电压可降低电路的复杂度与制造成本。有鉴于此，本专利技术即针对上述现有技术的不足，提出一种加强型(enhanced) HEMT及其制造方法，以降低制造成本，并增加HEMT的应用范围。
技术实现思路
本专利技术目的在于克服现有技术的不足与缺陷，提出一种高电子迁移率晶体管(high electron mobility transistor, HEMT)及其制造方法。为达上述目的，本专利技术提供了一种高电子迁移率晶体管，包含:一半导体层，该半导体层具有一半导体层能带间隙；形成一阻障层于该半导体层上，该阻障层具有一阻障层能带间隙；形成一压电层于该阻障层上，该压电层具有一压电层能带间隙，其中，该压电层能带间隙、该阻障层能带间隙、与该半导体层能带间隙之间，相互间具有一部分相互重叠与另一部分相互不重叠；一栅极，形成于该压电层上，用以接收一栅极电压，进而导通或不导通该高电子迁移率晶体管；以及一源极与一漏极，分别形成于该栅极两侧；其中，于除压电层下方外的半导体层与阻障层的至少一部分接面，形成一二维电子云(2-Delectrongas, 2DEG)，且该2DEG与该源极及该漏极电连接。就另一观点，本专利技术也提供了一种高电子迁移率晶体管制造方法，包含:提供一半导体层，该半导体层具有一半导体层能带间隙；形成一阻障层于该半导体层上，该阻障层具有一阻障层能带间隙；形成一压电层于该阻障层上，该压电层具有一压电层能带间隙，其中，该压电层能带间隙、该阻障层能带间隙、与该半导体层能带间隙之间，相互间具有一部分相互重叠与另一部分相互不重叠；形成一栅极于该压电层上，用以接收一栅极电压，进而导通或不导通该高电子迁移率晶体管；以及分别形成一源极与一漏极于该栅极两侧；其中，于除压电层下方外的半导体层与阻障层的至少一部分接面，形成一二维电子云(2-Delectron gas, 2DEG),且该2DEG与该源极及该漏极电连接。在一种较佳的实施例中，该高电子迁移率晶体管更包含一绝缘层，形成于该压电层之上或下，并与该压电层连接。在另一种较佳的实施例中，该压电层宜包括一氧化锌基底层。在一种实施例中，该半导体层宜包括一氮化镓基底层，且该阻障层宜包括一氮化铝镓基底层。在另一种实施例中，该半导体层可形成于一娃基板、一碳化娃基板、或一蓝宝石基板上，且该基板与该半导体层间，宜具有一缓冲层。下面通过具体实施例详加说明，当更容易了解本专利技术的目的、
技术实现思路
、特点及其所达成的功效。【附图说明】图1A及IB分别显示现有技术的高电子迁移率晶体管(high electron mobilitytransistor, HEMT)元件100的剖视图与能带图；图2与图3A-3B显示本专利技术的第一个实施例；图4显示本专利技术的第二个实施例；图5显示本专利技术的第三个实施例；图6A-6D显示本专利技术的第四个实施例。图中符号说明11, 21基板12，22半导体层22a缓冲层13，23隔绝区14，24阻障层15，25栅极16，26源极17，27漏极18，282DEG18a电子井29压电层29a, 29b绝缘层100, 200, 300, 400 HEMT【具体实施方式】本专利技术中的图式均属示意，主要意在表示制程步骤以及各层之间的上下次序关系，至于形状、厚度与宽度则并未依照比例绘制。请参阅图2与图3A-3B，显示本专利技术的第一个实施例。如图2所示，HEMT200例如形成于基板21上，而基板21例如但不限于为硅基板、碳化硅基板、或蓝宝石基板。且于基板21上，例如但不限于以外延技术形成缓冲层22a ;接着于缓冲层22a上，例如但不限于以外延技术形成半导体层22 ;其中，缓冲层22a例如但不限于为硅层，而半导体层22例如但不限于为氮化镓(GaN)层。此外，HEMT200还包含阻障层24、栅极25、源极26、漏极27、与压电层29。例如以GaN层、氮化铝镓(AlGaN)层、氧化锌(ZnO)层分别为半导体层22、阻障层24、与压电层29。如图3A所示，GaN层、AlGaN层、ZnO层分别具有半导体层能带间隙、阻障层能带间隙、与压电层能带间隙，且其导通带缘能阶(Ecs, Ecb, Ecp)、费米能阶(Efs, Efb, Efp)、与价电带缘能阶(Evs, Evb, Evp)如图3A所示。当GaN层、AlGaN层、ZnO层连接后,如图3B所示，压电层能带间隙、阻障层能带间隙、与半导体层能带间隙之间，相互间具有一部分相互重叠与另一部分相互不重叠。栅极25形成于压电层29上，用以接收栅极电压，进而导通或不导通HEMT200。源极26与漏极27，分别形成于栅极25两侧。以上结构将产生二维电子云(2-Delectron gas, 2DEG) 28,形成于除压电层29下方外的半导体层22与阻障层24的至少一部分接面，并与源极26及漏极27电连接。HEMT200例如但不限于更包含隔绝区23，隔绝区23例如可为如图所示的STI结构或LOCOS结构，亦可以由离子植入技术植入P型或N型杂质所形成。本实施例与现有技术的不同主要在于，压电层能带间隙、阻障层能带间隙、与半导体层能带间隙之间，相互间具有一部分相互重叠与另一部分相互不重叠。举例而言，请参阅图3B，压电层29，例如为图3B所示的ZnO层，与阻障层24，例如为图3B所示的AlGaN层，其压电层能带间隙与阻障层能带间隙之间，具有相互重叠部分Bol与相互不重叠部分Bnl及B2 ;而可类推至压电层能带间隙与半导体层能带间隙之间，以及阻障层能带间隙与半导体层能带间隙之间。这本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高电子迁移率晶体管，其特征在于，包含：一半导体层，该半导体层具有一半导体层能带间隙；一阻障层，形成于该半导体层上，该阻障层具有一阻障层能带间隙；一压电层，形成于该阻障层上，该压电层具有一压电层能带间隙，其中，该压电层能带间隙、该阻障层能带间隙、与该半导体层能带间隙之间，相互间具有一部分相互重叠与另一部分相互不重叠；一栅极，形成于该压电层上，用以接收一栅极电压，进而导通或不导通该高电子迁移率晶体管；以及一源极与一漏极，分别形成于该栅极两侧；其中，于除压电层下方外的半导体层与阻障层的至少一部分接面，形成一二维电子云，且该二维电子云与该源极及该漏极电连接。

【技术特征摘要】
1.一种高电子迁移率晶体管，其特征在于，包含: 一半导体层，该半导体层具有一半导体层能带间隙； 一阻障层，形成于该半导体层上，该阻障层具有一阻障层能带间隙； 一压电层，形成于该阻障层上，该压电层具有一压电层能带间隙，其中，该压电层能带间隙、该阻障层能带间隙、与该半导体层能带间隙之间，相互间具有一部分相互重叠与另一部分相互不重叠； 一栅极，形成于该压电层上，用以接收一栅极电压，进而导通或不导通该高电子迁移率晶体管；以及 一源极与一漏极，分别形成于该栅极两侧； 其中，于除压电层下方外的半导体层与阻障层的至少一部分接面，形成一二维电子云，且该二维电子云与该源极及该漏极电连接。2.如权利要求1所述的高电子迁移率晶体管，其中，还包含一绝缘层，形成于该压电层之上或下，并与该压电层连接。3.如权利要求1所述的高电子迁移率晶体管，其中，该压电层包括一氧化锌基底层。4.如权利要求1所述的高电子迁移率晶体管，其中，该半导体层包括一氮化镓基底层，且该阻障层包括一氮化铝镓基底层。5.如权利要求1所述的高电子迁移率晶体管，其中，该半导体层形成于一娃基板、一碳化硅基板、或一蓝宝石基板上，且该基板与该半导体层间，具有一缓冲层。6.一种高电子迁移...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄智方，邱建维，张庭辅，杨宗谕，黄宗义，
申请(专利权)人：立锜科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：