[發明專利]增強型高電子遷移率晶體管器件

有效

• 申請號: 201911334570.3
• 申請日: 2019-12-23
• 公開（公告）號: CN112397583B
• 公開（公告）日: 2023-07-28
• 發明（設計）人: 陳智偉;溫文瑩
• 申請（專利權）人: 新唐科技股份有限公司
• 主分類號: H01L29/778
• 分類號: H01L29/778;H01L29/06
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 孫乳筍;周永君

一種增強型高電子遷移率晶體管器件，包括設置于基板上的溝道層、阻擋層、P型氮化鎵層、保護層、柵極以及源極與漏極。阻擋層設置于溝道層上，P型氮化鎵層設置于阻擋層上，保護層設置于P型氮化鎵層上。柵極設置于保護層中，柵極的上表面從保護層的上表面凸出。源極與漏極分別位于柵極的兩側，且設置于溝道層、阻擋層、P型氮化鎵層及保護層中，源極與漏極的上表面從保護層的上表面凸出。

技術領域

本發明是有關于一種高電子遷移率晶體管(HEMT)，且特別是有關于一種增強型(E-mode)高電子遷移率晶體管器件。

背景技術

近年來，以III-V族化合物半導體為基礎的HEMT器件因為其低阻值、高崩潰電壓以及快速開關切換頻率等特性，在高功率電子器件領域被廣泛地應用。一般來說，HEMT器件可分為空乏型或常開型晶體管器件(D-mode)，以及增強型或常關型晶體管器件(E-mode)。增強型(E-mode)晶體管器件因為其提供的附加安全性以及其更易于由簡單、低成本的驅動電路來控制，因而在業界獲得相當大的關注，p-GaN增強型(E-mode)晶體管器件已成為目前電子器件領域主流。

在現有的p-GaN增強型(E-mode)晶體管器件制造工藝中，主要是將鎂(Mg)摻雜進入GaN本體使其轉換成P型半導體，通過p-GaN來空乏溝道(2DEG)。此制造工藝技術目前面臨的一大關卡是交叉污染問題，在進行p-GaN刻蝕制造工藝及熱制造工藝中，可能會使鎂(Mg)散逸出來而導致產線污染。因此，如何有效地防止p-GaN增強型(E-mode)晶體管器件制造工藝中可能導致的鎂(Mg)污染問題，為目前所需研究的重要方向。

發明內容

本發明提供一種增強型高電子遷移率晶體管器件，包括設置于P型氮化鎵層上的保護層，可在此保護層上進行金屬連線、刻蝕制造工藝及熱制造工藝，而不會接觸到P型氮化鎵層，因此，可有效地防止鎂污染問題。

本發明的增強型高電子遷移率晶體管器件包括設置于基板上的溝道層、阻擋層、P型氮化鎵層、保護層、柵極以及源極與漏極。阻擋層設置于溝道層上，P型氮化鎵層設置于阻擋層上，保護層設置于P型氮化鎵層上。柵極設置于保護層中，柵極的上表面從保護層的上表面凸出。源極與漏極分別位于柵極的兩側，且設置于溝道層、阻擋層、P型氮化鎵層及保護層中，源極與漏極的上表面從保護層的上表面凸出。

在本發明的一實施例中，增強型高電子遷移率晶體管器件更包括介電層，設置于柵極與保護層之間。

在本發明的一實施例中，柵極下方的保護層的厚度為1nm至10nm。

在本發明的一實施例中，P型氮化鎵層的厚度為至少40nm。

在本發明的一實施例中，P型氮化鎵層的厚度為40nm至80nm。

在本發明的一實施例中，保護層的材料包括氮化鋁鎵(AlGaN)或氮化鋁銦鎵(InAlGaN)。

在本發明的一實施例中，保護層的材料包括Al_XGa_1-XN，且X為0.05至0.3。

在本發明的一實施例中，P型氮化鎵層的摻質為鎂。

在本發明的一實施例中，溝道層的材料包括氮化鎵(GaN)。

在本發明的一實施例中，阻擋層的材料包括氮化鋁鎵(AlGaN)。

基于上述，本發明提供一種增強型高電子遷移率晶體管器件，包括設置于P型氮化鎵層上的保護層，可在此保護層上進行金屬連線、刻蝕制造工藝及熱制造工藝，而不會接觸到P型氮化鎵層，因此，可有效地防止鎂污染問題，且可形成雙溝道，使電流效率上升并保有增強型高電子遷移率晶體管器件的特性。

為讓本發明的上述特征和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，并配合所附圖式作詳細說明如下。

附圖說明