[發(fā)明專利]高電子遷移率晶體管的絕緣結(jié)構(gòu)以及其制作方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910618716.0
• 申請(qǐng)日: 2019-07-10
• 公開（公告）號(hào): CN112216741A
• 公開（公告）日: 2021-01-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張峻銘;廖文榮
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 聯(lián)華電子股份有限公司
• 主分類號(hào): H01L29/778
• 分類號(hào): H01L29/778;H01L29/06;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)明公開一種高電子遷移率晶體管(high electron mobility transistor,HEMT)的絕緣結(jié)構(gòu)以及其制作方法，其中該高電子遷移率晶體管的絕緣結(jié)構(gòu)，包含一氮化鎵層，一氮化鋁鎵層，位于該氮化鎵層上，一絕緣摻雜區(qū)，位于該氮化鎵層與該氮化鋁鎵層中，以及兩側(cè)壁絕緣結(jié)構(gòu)，分別位于該絕緣摻雜區(qū)的兩側(cè)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種高電子遷移率晶體管的絕緣結(jié)構(gòu)及其制作方法。

背景技術(shù)

III-V族半導(dǎo)體化合物由于其半導(dǎo)體特性而可應(yīng)用于形成許多種類的集成電路裝置，例如高功率場(chǎng)效晶體管、高頻晶體管或高電子遷移率晶體管(high electron mobilitytransistor，HEMT)。在高電子遷移率晶體管中，兩種不同能帶隙(band-gap)的半導(dǎo)體材料是結(jié)合而于結(jié)(junction)形成異質(zhì)結(jié)(heterojunction)而為載流子提供通道。近年來，氮化鎵系列的材料由于擁有較寬帶隙與飽和速率高的特點(diǎn)而適合應(yīng)用于高功率與高頻率產(chǎn)品。氮化鎵系列的高電子遷移率晶體管由材料本身的壓電效應(yīng)產(chǎn)生二維電子氣(two-dimensional electron gas,2DEG)，相較于傳統(tǒng)晶體管，高電子遷移率晶體管的電子速度及密度均較高，故可用以增加切換速度。

以氮化鎵基材料(GaN-based materials)為基礎(chǔ)的高電子遷移率晶體管具有于電子、機(jī)械以及化學(xué)等特性上的眾多優(yōu)點(diǎn)，例如寬帶隙、高擊穿電壓、高電子遷移率、大彈性模數(shù)(elastic modulus)、高壓電與壓阻系數(shù)(high piezoelectric and piezoresistivecoefficients)等與化學(xué)鈍性。上述優(yōu)點(diǎn)使氮化鎵基材料可用于如高亮度發(fā)光二極管、功率開關(guān)元件、調(diào)節(jié)器、電池保護(hù)器、面板顯示驅(qū)動(dòng)器、通訊元件等應(yīng)用的元件的制作。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種高電子遷移率晶體管(high electron mobility transistor,HEMT)的絕緣結(jié)構(gòu)，包含一氮化鎵層，一氮化鋁鎵層，位于該氮化鎵層上，一絕緣摻雜區(qū)，位于該氮化鎵層與該氮化鋁鎵層中，以及兩側(cè)壁絕緣結(jié)構(gòu)，分別位于該絕緣摻雜區(qū)的兩側(cè)。

本發(fā)明另提供一種形成高電子遷移率晶體管(high electron mobilitytransistor,HEMT)的絕緣結(jié)構(gòu)的方法，包含：首先，形成一氮化鎵層，并形成一氮化鋁鎵層于該氮化鎵層上，然后進(jìn)行一摻雜步驟，以摻雜多個(gè)離子于該氮化鎵層與該氮化鋁鎵層中，并且在該氮化鎵層與該氮化鋁鎵層中形成一絕緣摻雜區(qū)，接著形成兩凹槽于該絕緣摻雜區(qū)的兩側(cè)，以及填入一絕緣層于該兩凹槽中，并形成兩側(cè)壁絕緣結(jié)構(gòu)分別位于該絕緣摻雜區(qū)的兩側(cè)。

本發(fā)明在絕緣摻雜區(qū)完成后，額外在絕緣摻雜區(qū)兩側(cè)形成兩側(cè)壁絕緣結(jié)構(gòu)。通過兩側(cè)壁絕緣結(jié)構(gòu)設(shè)置在絕緣摻雜區(qū)的兩側(cè)，即使后續(xù)對(duì)半導(dǎo)體元件進(jìn)行加熱步驟，活化的離子由于受到側(cè)壁絕緣結(jié)構(gòu)的阻擋，因此不容易逸散至別處，確保絕緣摻雜區(qū)的絕緣效果。

附圖說明

圖1至圖8為本發(fā)明一實(shí)施例制作一高電子遷移率晶體管的絕緣結(jié)構(gòu)的方法示意圖，其中：

圖2是圖1之后的步驟的示意圖；

圖3是圖5之后的步驟的示意圖；

圖4是圖3之后的步驟的示意圖；

圖5是圖4之后的步驟的示意圖；

圖6是圖5之后的步驟的示意圖；

圖7是圖6之后的步驟的示意圖；以及

圖8是圖7之后的步驟的示意圖。

主要元件符號(hào)說明

10 基底

12 緩沖層

14 氮化鎵層