[發明專利]高電子遷移率晶體管

在審

• 申請號: 201910444502.6
• 申請日: 2013-04-19
• 公開（公告）號: CN110277446A
• 公開（公告）日: 2019-09-24
• 發明（設計）人: 劉柏均;喻中一;陳祈銘;江振豪
• 申請（專利權）人: 臺灣積體電路制造股份有限公司
• 主分類號: H01L29/778
• 分類號: H01L29/778;H01L29/43;H01L29/205;H01L29/20;H01L21/335;H01L29/201
• 代理公司: 北京德恒律治知識產權代理有限公司 11409
• 代理人: 章社杲;李偉

1.一種高電子遷移率晶體管(HEMT)，包括：

溝道層，設置在襯底的上方；

供體層，設置在所述溝道層上，所述供體層包括：

Al_zGa_(1-z)N的遷移率提高層，設置在所述溝道層上，其中，第三摩爾分數z小于0.4并且大于0.25；和

Al_xGa_(1-x)N的電阻降低層，設置在所述遷移率提高層的上方，其中，第一摩爾分數x小于0.15并且大于0.1；

源極歐姆接觸件，與所述電阻降低層連接并設置在源極區的上方；以及

漏極歐姆接觸件，與所述電阻降低層連接并設置在漏極區的上方；

其中，所述供體層具有從所述源極歐姆接觸件和所述漏極歐姆接觸件至所述溝道層單調遞減的導帶的能量，所述導帶在所述供體層和所述溝道層之間形成的異質結處陡降至費米能級以下，所述導帶的能量的分布曲線具有從所述Al_xGa_(1-x)N的電阻降低層開始隨著與所述溝道層的距離的減小而減小的斜率，其中，所述源極區和所述漏極區位于所述供體層中并位于所述溝道層上方。

2.根據權利要求1所述的高電子遷移率晶體管，還包括：

隔離層，在所述源極歐姆接觸件和所述漏極歐姆接觸件之間設置在所述溝道層的上方；以及

柵極材料，在溝道區的上方設置在所述隔離層內并且與所述電阻降低層連接。

3.根據權利要求1所述的高電子遷移率晶體管，其中，所述溝道層為GaN溝道層并且設置在所述遷移率提高層的下方，在所述溝道層中具有二維電子氣。

4.根據權利要求3所述的高電子遷移率晶體管，其中，所述遷移率提高層包括第一厚度值，所述第一厚度值是所述電阻降低層的第二厚度值的兩倍。

5.根據權利要求4所述的高電子遷移率晶體管，其中，所述第一厚度值介于20納米和40納米之間。

6.根據權利要求4所述的高電子遷移率晶體管，其中，所述第二厚度值介于10納米和20納米之間。

7.根據權利要求2所述的高電子遷移率晶體管，其中，所述隔離層包括第一隔離層，所述第一隔離層延伸到所述源極歐姆接觸件和所述漏極歐姆接觸件的多部分之下。

8.根據權利要求7所述的高電子遷移率晶體管，其中，所述隔離層包括第二隔離層，所述第二隔離層配置在所述第一隔離層上方并鄰接所述第一隔離層，并配置在所述源極歐姆接觸件和所述漏極歐姆接觸件之間。

9.一種晶體管，包括：

雙層AlGaN供體層，進一步包括：

Al_zGa_(1-z)N的遷移率提高層，設置在襯底上方，其中，第三摩爾分數z小于0.4并且大于0.25；和

Al_xGa_(1-x)N的電阻降低層，設置在所述遷移率提高層的上方，其中，第一摩爾分數x小于0.15并且大于0.1；

源極歐姆接觸件，與所述電阻降低層連接并設置在源極區的上方；以及

漏極歐姆接觸件，與所述電阻降低層連接并設置在漏極區的上方，

GaN的溝道層，設置在所述遷移率提高層的下方，

其中，所述雙層AlGaN供體層具有從所述源極歐姆接觸件和所述漏極歐姆接觸件至所述遷移率提高層的與所述電阻降低層相對的一側單調遞減的導帶的能量，所述導帶在所述雙層AlGaN供體層和所述溝道層之間形成的異質結處陡降至費米能級以下，所述導帶的能量的分布曲線具有從所述Al_xGa_(1-x)N的電阻降低層開始隨著與所述溝道層的距離的減小而減小的斜率，

其中，所述源極區和所述漏極區位于所述供體層中并位于所述溝道層上方。

10.一種形成高電子遷移率晶體管(HEMT)的方法，包括：

在襯底的上方外延生長III-V族化合物溝道層；

在所述III-V族化合物溝道層上形成供體層，其中，形成所述供體層包括：

在所述III-V族化合物溝道層上設置Al_zGa_(1-z)N的遷移率提高層，其中，第三摩爾分數z小于0.4并且大于0.25；和

在所述遷移率提高層的上方設置Al_xGa_(1-x)N的電阻降低層，其中，第一摩爾分數x小于0.15并且大于0.1；

在所述高電子遷移率晶體管的源極區的上方設置到達所述電阻降低層的源極歐姆金屬接觸件；以及

在所述高電子遷移率晶體管的漏極區的上方設置到達所述電阻降低層的漏極歐姆金屬接觸件，

其中，所述供體層具有從所述源極歐姆金屬接觸件和所述漏極歐姆金屬接觸件至所述III-V族化合物溝道層單調遞減的導帶的能量，所述導帶在所述供體層和所述III-V族化合物溝道層之間形成的異質結處陡降至費米能級以下，所述導帶的能量的分布曲線具有從所述Al_xGa_(1-x)N的電阻降低層開始隨著與所述III-V族化合物溝道層的距離的減小而減小的斜率，其中，在所述供體層中并在所述溝道層上方形成所述源極區和所述漏極區。