[發(fā)明專利]晶體管及其制造方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210514533.2
• 申請(qǐng)日: 2012-12-04
• 公開（公告）號(hào): CN103855001A
• 公開（公告）日: 2014-06-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 肖德元
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中芯國(guó)際集成電路制造（上海）有限公司
• 主分類號(hào): H01L21/335
• 分類號(hào): H01L21/335;H01L29/778;H01L29/06
• 代理公司: 北京集佳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 駱蘇華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，尤其涉及一種晶體管及其制造方法。

背景技術(shù)

隨著半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展，對(duì)晶體管的性能提出了越來(lái)越高的要求。為了實(shí)現(xiàn)超高頻、超高速的晶體管，現(xiàn)有技術(shù)發(fā)展了高電子遷移率晶體管(High?Electron?Mobility?Transistor，HEMT)技術(shù)，通過提高電子遷移率來(lái)減短信號(hào)傳輸?shù)难舆t時(shí)間，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)晶體管的超高頻、超高速的性能。

在公開號(hào)為US2010084687A1的美國(guó)專利申請(qǐng)中公開了一種HEMT，參考圖1，示出了所述美國(guó)專利申請(qǐng)的HEMT的結(jié)構(gòu)示意圖。所述HEMT包括：藍(lán)寶石襯底202；位于所述藍(lán)寶石襯底202上的氮化鎵(GaN)層204；位于所述GaN層204上的氮化鋁鎵(AlGaN)層216，所述AlGaN層216為勢(shì)壘層；位于所述AlGaN層216上的柵極210，以及位于柵極210兩側(cè)AlGaN層216上的源極208、漏極212。所述GaN層204與AlGaN層216構(gòu)成調(diào)制摻雜異質(zhì)結(jié)，所述GaN層204與AlGaN層216之間可形成二維電子氣(Two-dimensional?electron?gas，2-DEG)，通過控制柵極電壓Vg可以控制所述2-DEG的面密度，進(jìn)而控制晶體管的工作電流。由于二維電子氣不受電離雜質(zhì)離子散射的影響，因而具有較高的電子遷移率。

如圖1所示，在所述美國(guó)專利申請(qǐng)中在位于柵極210下方的GaN層204中設(shè)置了氟離子206，用于局部抬高GaN層204的勢(shì)壘來(lái)抑制晶體管的擊穿問題。

然而，所述美國(guó)專利申請(qǐng)公開的技術(shù)方案仍不能滿足日趨發(fā)展的半導(dǎo)體技術(shù)對(duì)晶體管電子遷移率的需求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明解決的技術(shù)問題是提供一種晶體管及其制造方法，提高晶體管的電子遷移率。

為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種晶體管的制造方法，包括：在基底上依次形成量子阱層、勢(shì)壘層；圖形化所述勢(shì)壘層、量子阱層形成隔離區(qū)；填充所述隔離區(qū)形成隔離結(jié)構(gòu)，所述隔離結(jié)構(gòu)用于隔離不同的晶體管區(qū)域；圖形化晶體管區(qū)域的勢(shì)壘層、量子阱層，保留對(duì)應(yīng)柵極區(qū)域的勢(shì)壘層、量子阱層，去除對(duì)應(yīng)源極區(qū)域、漏極區(qū)域的勢(shì)壘層、量子阱層，從而形成溝槽；向溝槽中填充摻雜的半導(dǎo)體材料，以形成源極和漏極；在柵極區(qū)域的量子阱層上形成柵極結(jié)構(gòu)。

可選地，在基底上形成量子阱層之前還包括：在基底上形成一導(dǎo)熱絕緣緩沖層。

相應(yīng)地，本發(fā)明還提供一種晶體管，包括：基底，所述基底上形成有用于隔離不同晶體管區(qū)域的隔離結(jié)構(gòu)；晶體管區(qū)域包括依次位于基底上的量子阱層、勢(shì)壘層；位于所述勢(shì)壘層上的柵極結(jié)構(gòu)；位于所述柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)基底上且與量子阱層、勢(shì)壘層相接觸的源極和漏極。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明在所述晶體管中設(shè)置勢(shì)壘層以及與所述勢(shì)壘層相接觸的量子阱層，所述量子阱層對(duì)電子具有較強(qiáng)的量子限制作用，從而可以將勢(shì)壘層與量子阱層交界處形成的二維電子氣中的電子很好地限制在量子阱層中，進(jìn)而提高了晶體管的電子遷移率。

可選技術(shù)方案中，設(shè)置導(dǎo)熱絕緣緩沖層，可將晶體管在工作過程中產(chǎn)生的熱量及時(shí)導(dǎo)出，從而降低晶體管的溫度，進(jìn)而提高晶體管的工作穩(wěn)定性。

附圖說(shuō)明

圖1為現(xiàn)有技術(shù)中的一種高電子遷移率晶體管的示意圖；

圖2至圖10是本發(fā)明晶體管制造方法一實(shí)施例的流程示意圖。

具體實(shí)施方式

為了解決現(xiàn)有技術(shù)的問題，發(fā)明人提供一種晶體管及其制造方法，在所述晶體管中設(shè)置勢(shì)壘層以及與所述勢(shì)壘層相接觸的量子阱層，勢(shì)壘層與所述量子阱層具有較大的禁帶寬度差，可以形成二維電子氣，此外，所述量子阱層對(duì)電子具有較強(qiáng)的量子限制作用，從而可以將二維電子氣中的電子很好地限制在量子阱層中，進(jìn)而提高了晶體管的電子遷移率。

本發(fā)明晶體管的制造方法的第一實(shí)施方式大致包括以下步驟：

步驟S1，在基底上依次形成量子阱層、勢(shì)壘層；

步驟S2，圖形化所述勢(shì)壘層、量子阱層形成隔離區(qū)；

步驟S3，填充所述隔離區(qū)形成隔離結(jié)構(gòu)，所述隔離結(jié)構(gòu)用于隔離不同的晶體管區(qū)域；

步驟S4，圖形化所述晶體管區(qū)域的勢(shì)壘層、量子阱層，保留對(duì)應(yīng)柵極區(qū)域的勢(shì)壘層、量子阱層，去除對(duì)應(yīng)源極區(qū)域、漏極區(qū)域的勢(shì)壘層、量子阱層，從而形成溝槽；

步驟S5，向溝槽中填充摻雜的半導(dǎo)體材料，以形成源極和漏極；

步驟S6，在柵極區(qū)域的量子阱層上形成柵極結(jié)構(gòu)。

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案做詳細(xì)說(shuō)明。