[發(fā)明專利]高電子移動(dòng)率晶體管與其制作方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910618705.2
• 申請日: 2019-07-10
• 公開（公告）號(hào): CN112216736A
• 公開（公告）日: 2021-01-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊柏宇
• 申請（專利權(quán)）人: 聯(lián)華電子股份有限公司
• 主分類號(hào): H01L29/06
• 分類號(hào): H01L29/06;H01L29/778;H01L21/335
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務(wù)所 11105
• 代理人: 陳小雯

本發(fā)明公開一種高電子移動(dòng)率晶體管與其制作方法，其中該高電子移動(dòng)率晶體管包括：主動(dòng)區(qū)、緩沖層，位于該主動(dòng)區(qū)上、通道層，位于該緩沖層上、阻障層，位于該通道層上、以及柵極、源極與漏極，位于該阻障層上、以及溝槽隔離結(jié)構(gòu)，鄰接并圍繞該通道層以及該阻障層，以施加應(yīng)力來改變該高電子移動(dòng)率晶體管的二維電子氣(2DEG)或二維空穴氣(2DHG)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種高電子移動(dòng)率晶體管(high electron mobility transistor,HEMT)，更具體言之，其涉及一種具有能夠施加應(yīng)力的溝槽隔離結(jié)構(gòu)的高電子移動(dòng)率晶體管。

背景技術(shù)

隨著近年來無線通訊市場的火熱以及功率元件應(yīng)用的穩(wěn)定進(jìn)展，微波晶體管在人類活動(dòng)的許多層面上都扮演了重要的角色，對于其效能的需求也越來越迫切。在個(gè)人行動(dòng)通訊的應(yīng)用方面，下一世代的手機(jī)會(huì)有更高的頻寬與效能需求，而因?yàn)椴粩嘣隹斓乃俣扰c數(shù)據(jù)傳輸率，寬頻無線網(wǎng)絡(luò)同樣也有此需求。由于這類需求，現(xiàn)今業(yè)界大量投資在開發(fā)以硅/硅鍺(Si/SiGe)、砷化鎵(GaAs)、碳化硅(SiC)等半導(dǎo)體材料為主的高效能微波晶體管與放大器，其兼具大的擊穿電壓與高電子速度特點(diǎn)。

其中，形成異質(zhì)結(jié)的能力使得氮化鎵成為了用來制作高電子移動(dòng)率晶體管(highelectron mobility transistor,HEMT)的優(yōu)異材料，高電子移動(dòng)率晶體管的優(yōu)點(diǎn)包含其高載流子濃度以及因?yàn)橛坞x雜質(zhì)散射較少所導(dǎo)致的高電子移動(dòng)率。高載流子濃度與高電子移動(dòng)率的結(jié)合也導(dǎo)致了其具備高電流密度與低通道電阻的特性，這兩者在高頻運(yùn)作與電源切換的應(yīng)用方面都十分重要。

在空乏模式的高電子移動(dòng)率晶體管場合，柵極所產(chǎn)生的電場會(huì)用來耗盡半導(dǎo)體寬帶隙與窄帶隙界面處的二維電子氣(two-dimension electron gas,2DEG)通道，如氮化鋁/氮化鎵(AlN/GaN)或氮化鋁鎵/氮化鎵(AlGaN/GaN)之間的界面，在柵極施加控制電壓可直接影響與控制流經(jīng)該通道的電流量。空乏型晶體管在作為開關(guān)時(shí)是以正常開啟(normally-on)元件的型態(tài)運(yùn)作的。在增強(qiáng)模式下的高電子移動(dòng)率晶體管，其晶體管在被施加偏壓運(yùn)作之前不會(huì)有通道與電流存在，其特別之處在于晶體管會(huì)被施加偏壓來使其二維電子氣通道移動(dòng)到費(fèi)米能級(jí)以下，此時(shí)一旦源極與漏極之間有施加電壓，二維電子氣通道中的電子就會(huì)從源極移動(dòng)到漏極。增強(qiáng)型晶體管一般用在數(shù)字與模擬集成電路中作為正常關(guān)閉(normally-off)元件。增強(qiáng)型晶體管在模擬電路應(yīng)用方面也很有用處，例如作為射頻/微波功率放大器或開關(guān)。

現(xiàn)今氮化鋁鎵/氮化鎵高電子移動(dòng)率晶體管在高功率、高溫應(yīng)用方面的研究有所展望。此外，正常關(guān)閉或增強(qiáng)模式運(yùn)作的這類晶體管元件也可望用來作為開關(guān)或耐高溫的集成電路。故此，相關(guān)領(lǐng)域與業(yè)界仍然持續(xù)在高功率、高壓、高速、以及/高溫應(yīng)用方面改善這類元件的制作方法與結(jié)構(gòu)。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于上述現(xiàn)今對于正常關(guān)閉(normally-off)或增強(qiáng)模式運(yùn)作的高電子移動(dòng)率晶體管的需求，本發(fā)明于此提出了一種新穎的高電子移動(dòng)率晶體管，其特點(diǎn)在于具備可提供應(yīng)力的溝槽隔離結(jié)構(gòu)來改變二維電子氣(two-dimension electron gas,2DEG)或二維空穴氣(two-dimension hole gas,2DHG)的濃度，進(jìn)而達(dá)到調(diào)整元件的臨限電壓的功效。

本發(fā)明的其一面向在于提出一種高電子移動(dòng)率晶體管結(jié)構(gòu)，包含至少一個(gè)高電子移動(dòng)率晶體管，每個(gè)該高電子移動(dòng)率晶體管包括：基底，具有主動(dòng)區(qū)、緩沖層，位于該主動(dòng)區(qū)上、通道層，位于該緩沖層上、阻障層，位于該通道層上、以及柵極、源極與漏極，位于該阻障層上、以及溝槽隔離結(jié)構(gòu)，鄰接并圍繞該通道層以及該阻障層，以對該通道層以及該阻障層施加應(yīng)力來改變該高電子移動(dòng)率晶體管的二維電子氣或二維空穴氣。