一种高迁移率晶体管的制作方法

一种高迁移率晶体管的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种高迁移率晶体管（HEMT）的制作方法，属于微电子技术领域，涉及半导体器件制作，该方法采用了化学机械抛光的方式将假栅去除，然后制备侧墙，降低沟道长度的同时实现栅的自对准，可以生产出一种短沟道及低源漏电阻的高迁移率晶体管（HEMT），可以进一步提高高迁移率晶体管（HEMT）的频率和特性，并且制作方法简单易行。
【专利说明】
一种高迁移率晶体管的制作方法
技术领域
[0001] 本发明属于微电子技术领域，涉及半导体器件制作，具体的说是一种高迀移率晶 体管(HEMT)的制作方法，可用于短沟道及低源漏电阻高迀移率晶体管(HEMT)的制作。
【背景技术】
[0002] 高电子迀移率晶体管(HEMT)是一种利用异质结或调制掺杂结构中二维电子气高 迀移率特性的场效应晶体管，其低温、低电场下的电子迀移率比通常高质量的体半导体的 场效应晶体管高1000倍，可实现高速低噪音工作，这种器件及其集成电路都能够工作于超 高频(毫米波）、超高速领域，原因就在于它采用了异质结构及其中的具有很高迀移率的所 谓二维电子气来工作的。
[0003] 目前所常用的制作高电子迀移率晶体管(HEMT)的方法，源漏和栅的形成是通过普 通光刻得到，技术上还比较复杂，工艺上还存在一些亟待改进的问题，如中国专利文件公开 号为CN103779408A，【公开日】为2014年5月7号，名称为"基于耗尽型槽栅AGiiar/iSaM HEMT 器件结构及其制作方法"的发明专利，公开了一种基于耗尽型槽栅Jicaw/Giiftr的HEMT器件 结构及其制作方法，在衬底上外延生长耗尽型异质结材料，并在该结构上形成 槽栅、源极和漏极，然后淀积一层绝缘层，在绝缘层上(栅漏区域以及栅源区域间），形成硅 化物(MBS，issr s等等），最后淀积钝化层实现器件的钝化，使用该制造方法，栅形成过程采用 的是光刻，之后金属填充的方式，光刻的工艺对准是通过光刻机，制作成本高，过程控制不 易，且普通光刻机的光刻线宽存在极限，制作出的器件体积较大，光刻过程也会存在一定的 对准偏差。再如中国专利文件公开号为CNl553487，【公开日】为2004年12月8日，名称为"可获 得纳米T型栅的高电子迀移率晶体管的制作方法"的发明专利，公开了一种制作纳米T型栅 的高电子迀移率晶体管(HEMT)的方法，在砷化镓金属半导体场效应晶体管或砷化镓赝配高 电子迀移率晶体管或磷化铟赝配高电子迀移率晶体管基片上光刻出有源区，并通过离子注 入或湿法腐蚀的方法来形成高电子迀移率晶体管源区、漏区和高电子迀移率晶体管所需的 区域，即台面;在台面上进行常规的光学光刻，形成源漏的光刻胶图形，形成源漏金属，并在 氨气气氛下放置合金，形成器件的源漏;淀积绝缘层，供源区和漏区之间的栅的长度即栅长 压缩使用;光刻栅图形，形成初始的栅长图形;各向异性刻蚀绝缘层，转移栅图形;各向同性 刻蚀绝缘层，压缩栅长;涂底层光刻胶;减薄底层光刻胶，供阳栅图形转移为阴栅图形使用； 常规光刻形成宽栅窗口，套刻在栅槽上，形成栅图形顶层;去除绝缘层图形，露出栅图形底 层;腐蚀窗口中栅槽下面地高参杂浓度区，去除砷化镓金属半导体场效应晶体管或砷化镓 赝配高电子迀移率晶体管或磷化铟赝配高电子迀移率晶体管基片的帽层;蒸发、剥离栅金 属，形成砷化镓金属半导体场效应晶体管或砷化镓赝配高电子迀移率晶体管或磷化铟赝配 高电子迀移率晶体管晶片栅;钝化并开连线窗口，完成器件制作。使用该方法制作使用该方 法制作高电子迀移率晶体管(HEMT)，其栅的制作采用的T形栅制造工艺，栅的形成是通过光 刻来形成，依然不可避免的引入对准偏差，栅形成之后的缩小工艺容易带来栅长不一致甚 至的断栅的情况，并且由于工艺的可控性限制，栅长缩小存在极限，并且栅长依然受到光刻 极限的限制。
[0004] 综上所述，现有技术中存在的问题如下： 一、现有技术中，源漏和栅的形成是通过普通光刻得到的，普通光刻机的光刻线宽存在 极限，得到栅的长度较大，并存在与源漏的套刻引入的对准偏差，制作出的高迀移率晶体管 栅极与源/漏极的交叠电容偏大，性能不高，得到的器件尺寸也较大，同时，采用光刻机的成 本也比较高。
[0005] 二、采用T形栅制造工艺，栅的形成是依然是通过光刻来形成，栅形成之后的缩小 工艺容易带来栅长不一致甚至的断栅的情况，并且由于工艺的可控性限制，栅长缩小存在 极限。
[0006]

【发明内容】
： 本发明的目的在于提供一种高迀移率晶体管(HEMT)的制作方法，该方法可以实现栅的 自对准，突破线宽极限，过程可控性高，得到的器件体积更为优化，并且得到的高迀移率晶 体管(HEMT)的频率和特性得到提高。
[0007] 本发明的目的是通过以下技术方案来实现的： 一种高迀移率晶体管的制作方法，其特征在于，包括以下步骤： 步骤1:在异质结基衬底上生长自停止层，所述异质结基衬底中有一层二维电子气层； 步骤2:在自停止层上进行假栅的制作，所述假栅将所述自停止层的上表面分隔成两 边，形成源漏区； 步骤3:对源漏区进行刻蚀，刻蚀深度超过所述二维电子气层的深度； 步骤4:对刻蚀后的源漏区进行重掺杂材料外延再生长，形成再生长区，再生长区的厚 度大于步骤3刻蚀的深度； 步骤5:在再生长区上进行源漏金属层的生长及图形化，形成带有源漏金属层的第一基 底； 步骤6:在步骤5得到的第一基底的上表面生长第一介质层，第一介质层覆盖第一基底 的整个上表面，形成带有第一介质层的第一基底； 步骤7:对步骤6得到的第一基底的上面部分进行去除处理，去除处理后使得第一基底 露出假栅的上表面，并且剩余的第一介质层的上表面与假栅上表面高度齐平； 步骤8:刻蚀去除假栅，形成带有栅窗口的第二基底； 步骤9:在所述第二基底的上表面生长第二介质层，所述第二介质层在所述栅窗口处形 成凹槽； 步骤10:通过各向异性刻蚀处理第二介质层，露出第一介质层的上表面，在栅窗口处的 凹槽位置形成带有侧墙结构的沟道，沟道底部露出所述自停止层，所述侧墙结构是剩余的 第二介质层构成的，侧墙结构在所述沟道的内侧； 步骤11:对沟道的底部露出的自停止层进行刻蚀，沟道的底部露出所述异质结基衬底； 步骤12:在步骤11刻蚀后的沟道中制作金属栅，所述金属栅填满所述沟道，金属栅的底 部与沟道底部露出的异质结基衬底形成肖特基接触； 步骤13:对步骤12完成后的基底进行刻蚀处理，刻蚀去除第一介质层和侧墙结构，释放 金属栅，完成高迀移率晶体管的制作。
[0008] 所述步骤1中的异质结基衬底的材料是SSa況基、AP基、没基、蓝宝石基、_基或 玻璃基异质结中的一种。
[0009] 所述步骤2中的假栅是经过淀积法生长假栅材料，再光刻定义假栅尺寸，最后通过 干法刻蚀形成的；所述假栅材料可以选用多晶硅、氧化硅和氮化硅，还可以是铁、铝、铜这类 金属或者合金。
[0010] 所述步骤3,对所述源漏区进行刻蚀的方法可以是干法刻蚀，为常规工艺方法。
[0011] 所述步骤4,所述重掺杂外延材料是掺杂浓度达到可以直接与金属形成有效欧姆 接触的材料;所述重掺杂外延材料可以选用STGaN层，所述再生长的生长厚度大约为所述 步骤3的刻蚀的深度。
[0012] 所述步骤5中的源漏金属层的生长是将源漏金属材料覆盖在所述再生长区上方的 边缘;所述图形化是通过光刻的方式将所述源漏金属层刻成源漏金属。
[0013] 所述步骤7是将第一基底的第一介质层进行化学机械抛光，露出假栅的上表面，并 且剩余的第一介质层的上表面与假栅上表面高度齐平。
[0014] 所述步骤5中的源漏金属层的生长是将源漏金属材料覆盖在经过步骤1至4后的异 质结基衬底上表面上;所述图形化是通过光刻的方式将所述源漏金属层刻成源漏金属。
[0015] 所述步骤7是将第一基底的第一介质层进行化学机械抛光，露出假栅上表面覆盖 的漏源金属层，再对假栅上表面覆盖的漏源金属层进行刻蚀，露出假栅的上表面，并且剩余 的第一介质层的上表面与假栅上表面高度齐平。
[0016] 所述步骤6,所述第一介质层是通过淀积方式生长形成的，所述淀积方式可以是化 学气相淀积或物理淀积方式，为常规工艺方法;所述第一介质材料可以是多晶硅、氧化硅和 氮化硅，还可以是铁、铝、铜这类金属或者合金。
[0017] 所述步骤8,刻蚀除尽假栅使用的方法是湿法腐蚀为常规工艺方法，所述除尽是要 求假栅去除干净无残余。
[0018] 所述步骤9,所述第二介质层是通过淀积方式生长形成的，所述淀积方式可以是化 学气相淀积或物理淀积方式，为常规工艺方法;所述第一介质材料可以是多晶硅、氧化硅和 氮化硅，还可以是铁、铝、铜这类金属或者合金。
[0019] 所述步骤10,所述各向异性刻蚀是采用电感耦合等离子体刻蚀或者反应离子刻蚀 的方法实现的，为常规工艺方法。
[0020] 所述步骤11，对所述沟道的底部露出的自停止层进行刻蚀采用的是湿法腐蚀的方 法，为常规工艺方法。
[0021] 所述步骤12中的金属栅是通过淀积方式生长的，所述淀积方式是化学气相淀积方 式、物理气相淀积方式或者原子层淀积方式中的一种。
[0022] 所述步骤13,刻蚀去除第一介质层和侧墙结构采用的是湿法腐蚀的方法，为常规 工艺方法。
[0023]所述步骤2、步骤6和步骤9中，所述假栅的材料与所述第一介质层的材料不相同。 [0024]本发明的有益效果如下： 一、与现有技术相比，使用本发明提供的高迀移率晶体管制作方法，在制作过程中金属 栅的制作不需要使用光刻机，避免了因光刻的极限而导致的线宽较宽、栅长较长的问题，降 低了沟道长度，有效缩小了器件成品的体积，简化了过程并提高了可控性;在制作金属栅前 加入制作沟道、侧墙结构的工序，使金属栅制作过程可以实现栅的自对准，使得制作出的高 迀移率晶体管栅极与源/漏极的交叠电容大幅降低，进一步提高了高迀移率晶体管性能，增 强工艺的可控性和重复性。
[0025] 二、与现有技术相比，使用本发明提供的高迀移率晶体管制作方法，在制作过程中 不用对金属栅进行再缩小工序，避免因工艺过程带来栅长不一致甚至的断栅的情况，且金 属栅是通过淀积方式生长的，可以充分填满沟道，与自停止层下方材料形成肖特基接触。
[0026] 三、与现有技术相比，使用本发明提供的高迀移率晶体管制作方法，源漏的形成通 过假栅定义，而不是通过光刻，这样同样避免了光刻设备引入的对准偏差，而且能够进一步 缩小源漏距离，极大的改善器件的频率特性。
【附图说明】
[0027]图1至图14为实施例1的示意图 图15至图28为实施例2的示意图 图中： 1、二维电子气层;2、异质结基衬底;3、自停止层;4、假栅;5、再生长区；6、源漏金属层； 7、第一介质层;8、沟道;9、第二介质层;10、侧墙结构；11、金属栅;12、漏源金属材料。
【具体实施方式】
[0028]以下通过几个实施例来进一步说明本发明的技术方案 实施例1 一种高迀移率晶体管的制作方法，包括以下步骤： 步骤1:在异质结基衬底2上生长自停止层3,所述异质结基衬底2中有一层二维电子气 层1; 步骤2:在自停止层3上进行假栅4的制作，所述假栅4将所述自停止层3的上表面分隔成 两边，形成源漏区； 步骤3:对源漏区进行刻蚀，刻蚀深度超过所述二维电子气层1的深度； 步骤4:对刻蚀后的源漏区进行重掺杂材料外延再生长，形成再生长区5,再生长区5的 厚度大于步骤3刻蚀的深度； 步骤5:在再生长区5上进行源漏金属层6的生长及图形化，形成带有源漏金属层6的第 一基底； 步骤6:在步骤5得到的第一基底的上表面生长第一介质层7,第一介质层7覆盖第一基 底的整个上表面，形成带有第一介质层7的第一基底； 步骤7:对步骤6得到的第一基底的上面部分进行去除处理，去除处理后使得第一基底 露出假栅4的上表面，并且剩余的第一介质层7的上表面与假栅4上表面高度齐平； 步骤8:刻蚀去除假栅4，形成带有栅窗口 8的第二基底； 步骤9:在所述第二基底的上表面生长第二介质层9，所述第二介质层9在所述栅窗口 8 处形成凹槽； 步骤10:通过各向异性刻蚀处理第二介质层9,露出第一介质层7的上表面，在栅窗口 8 处的凹槽位置形成带有侧墙结构10的沟道，沟道底部露出所述自停止层3,所述侧墙结构10 是由剩余的第二介质层9构成的，侧墙结构10在所述沟道的内侧； 2； 步骤11:对沟道的底部露出的自停止层3进行刻蚀，沟道的底部露出所述异质结基衬底 步骤12:在步骤11刻蚀后的沟道中制作金属栅11，所述金属栅11填满所述沟道，金属栅 11的底部与沟道底部露出的异质结基衬底2形成肖特基接触； 步骤13:对步骤12完成后的基底进行刻蚀处理，刻蚀去除第一介质层7和侧墙结构10， 释放金属栅11，完成高迀移率晶体管的制作。
[0029] 本实施例是最基本的实施方案。在异质结基衬底上生长自停止层3,在自停止层3 上设置假栅4,之后在进行刻蚀、生长并形成栅窗口8,栅窗口8中设置有侧墙结构10,因此， 在生长金属栅11时，可以在侧墙机构10的引导下，完成栅的自对准，提高了器件的性能，并 且避免了因光刻的极限而导致的线宽较宽、栅长较长的问题，降低了沟道长度，有效缩小了 器件成品的体积。
[0030] 实施例2 一种高迀移率晶体管的制作方法，包括以下步骤： 步骤1:在异质结基衬底2上生长自停止层3,所述异质结基衬底2中有一层二维电子气 层1; 步骤2:在自停止层3上进行假栅4的制作，所述假栅4将所述自停止层3的上表面分隔成 两边，形成源漏区； 步骤3:对源漏区进行刻蚀，刻蚀深度超过所述二维电子气层1的深度； 步骤4:对刻蚀后的源漏区进行重掺杂材料外延再生长，形成再生长区5,再生长区5的 厚度大于步骤3刻蚀的深度； 步骤5:在再生长区5上进行源漏金属层6的生长及图形化，形成带有源漏金属层6的第 一基底； 步骤6:在步骤5得到的第一基底的上表面生长第一介质层7,第一介质层7覆盖第一基 底的整个上表面，形成带有第一介质层7的第一基底； 步骤7:对步骤6得到的第一基底的上面部分进行去除处理，去除处理后使得第一基底 露出假栅4的上表面，并且剩余的第一介质层7的上表面与假栅4上表面高度齐平； 步骤8:刻蚀去除假栅4，形成带有栅窗口 8的第二基底； 步骤9:在所述第二基底的上表面生长第二介质层9，所述第二介质层9在所述栅窗口 8 处形成凹槽； 步骤10:通过各向异性刻蚀处理第二介质层9,露出第一介质层7的上表面，在栅窗口 8 处的凹槽位置形成带有侧墙结构10的沟道，沟道底部露出所述自停止层3,所述侧墙结构10 是由剩余的第二介质层9构成的，侧墙结构10在所述沟道的内侧； 步骤11:对沟道的底部露出的自停止层3进行刻蚀，沟道的底部露出所述异质结基衬底 2； 步骤12:在步骤11刻蚀后的沟道中制作金属栅11，所述金属栅11填满所述沟道，金属栅 11的底部与沟道底部露出的异质结基衬底2形成肖特基接触； 步骤13:对步骤12完成后的基底进行刻蚀处理，刻蚀去除第一介质层7和侧墙结构10， 释放金属栅11，完成高迀移率晶体管的制作。
[0031] 所述步骤1中的异质结基衬底2的材料是??衣基、JsP:基、M基、蓝宝石基、_基 或玻璃基异质结中的一种。
[0032] 本实施例是一种优选的实施方案。在异质结基衬底上生长自停止层3，在自停止层 3上设置假栅4,之后在进行刻蚀、生长并形成栅窗口8,栅窗口8中设置有侧墙结构10,因此， 在生长金属栅11时，可以在侧墙机构10的引导下，完成栅的自对准，提高了器件的性能，并 且避免了因光刻的极限而导致的线宽较宽、栅长较长的问题，降低了沟道长度，有效缩小了 器件成品的体积。
[0033] 实施例3 一种高迀移率晶体管的制作方法，包括以下步骤： 步骤1:在异质结基衬底2上生长自停止层3,所述异质结基衬底2中有一层二维电子气 层1; 步骤2:在自停止层3上进行假栅4的制作，所述假栅4将所述自停止层3的上表面分隔成 两边，形成源漏区； 步骤3:对源漏区进行刻蚀，刻蚀深度超过所述二维电子气层1的深度； 步骤4:对刻蚀后的源漏区进行重掺杂材料外延再生长，形成再生长区5,再生长区5的 厚度大于步骤3刻蚀的深度； 步骤5:在再生长区5上进行源漏金属层6的生长及图形化，形成带有源漏金属层6的第 一基底； 步骤6:在步骤5得到的第一基底的上表面生长第一介质层7,第一介质层7覆盖第一基 底的整个上表面，形成带有第一介质层7的第一基底； 步骤7:对步骤6得到的第一基底的上面部分进行去除处理，去除处理后使得第一基底 露出假栅4的上表面，并且剩余的第一介质层7的上表面与假栅4上表面高度齐平； 步骤8:刻蚀去除假栅4，形成带有栅窗口 8的第二基底； 步骤9:在所述第二基底的上表面生长第二介质层9，所述第二介质层9在所述栅窗口 8 处形成凹槽； 步骤10:通过各向异性刻蚀处理第二介质层9,露出第一介质层7的上表面，在栅窗口 8 处的凹槽位置形成带有侧墙结构10的沟道，沟道底部露出所述自停止层3,所述侧墙结构10 是由剩余的第二介质层9构成的，侧墙结构10在所述沟道的内侧； 步骤11:对沟道的底部露出的自停止层3进行刻蚀，沟道的底部露出所述异质结基衬底 2； 步骤12:在步骤11刻蚀后的沟道中制作金属栅11，所述金属栅11填满所述沟道，金属栅 11的底部与沟道底部露出的异质结基衬底2形成肖特基接触； 步骤13:对步骤12完成后的基底进行刻蚀处理，刻蚀去除第一介质层7和侧墙结构10， 释放金属栅11，完成高迀移率晶体管的制作。
[0034] 所述步骤1中的异质结基衬底2的材料是<^況基、基、JS基、蓝宝石基、M基 或玻璃基异质结中的一种。
[0035] 所述步骤2中的假栅4是经过淀积法生长假栅材料，再光刻定义假栅尺寸，最后通 过干法刻蚀形成的。
[0036] 本实施例是一种优选的实施方案。在异质结基衬底上生长自停止层3，在自停止层 3上设置假栅4,之后在进行刻蚀、生长并形成栅窗口8,栅窗口8中设置有侧墙结构10,因此， 在生长金属栅11时，可以在侧墙机构10的引导下，完成栅的自对准，提高了器件的性能，并 且避免了因光刻的极限而导致的线宽较宽、栅长较长的问题，降低了沟道长度，有效缩小了 器件成品的体积。
[0037] 实施例4 一种高迀移率晶体管的制作方法，包括以下步骤： 步骤1:在异质结基衬底2上生长自停止层3,所述异质结基衬底2中有一层二维电子气 层1; 步骤2:在自停止层3上进行假栅4的制作，所述假栅4将所述自停止层3的上表面分隔成 两边，形成源漏区； 步骤3:对源漏区进行刻蚀，刻蚀深度超过所述二维电子气层1的深度； 步骤4:对刻蚀后的源漏区进行重掺杂材料外延再生长，形成再生长区5,再生长区5的 厚度大于步骤3刻蚀的深度； 步骤5:在再生长区5上进行源漏金属层6的生长及图形化，形成带有源漏金属层6的第 一基底； 步骤6:在步骤5得到的第一基底的上表面生长第一介质层7,第一介质层7覆盖第一基 底的整个上表面，形成带有第一介质层7的第一基底； 步骤7:对步骤6得到的第一基底的上面部分进行去除处理，去除处理后使得第一基底 露出假栅4的上表面，并且剩余的第一介质层7的上表面与假栅4上表面高度齐平； 步骤8:刻蚀去除假栅4，形成带有栅窗口 8的第二基底； 步骤9:在所述第二基底的上表面生长第二介质层9，所述第二介质层9在所述栅窗口 8 处形成凹槽； 步骤10:通过各向异性刻蚀处理第二介质层9,露出第一介质层7的上表面，在栅窗口 8 处的凹槽位置形成带有侧墙结构10的沟道，沟道底部露出所述自停止层3,所述侧墙结构10 是由剩余的第二介质层9构成的，侧墙结构10在所述沟道的内侧； 步骤11:对沟道的底部露出的自停止层3进行刻蚀，沟道的底部露出所述异质结基衬底 2； 步骤12:在步骤11刻蚀后的沟道中制作金属栅11，所述金属栅11填满所述沟道，金属栅 11的底部与沟道底部露出的异质结基衬底2形成肖特基接触； 步骤13:对步骤12完成后的基底进行刻蚀处理，刻蚀去除第一介质层7和侧墙结构10， 释放金属栅11，完成高迀移率晶体管的制作。
[0038] 所述步骤1中的异质结基衬底2的材料是??衣基、JsP:基、M基、蓝宝石基、_基 或玻璃基异质结中的一种。
[0039] 所述步骤2中的假栅4是经过淀积法生长假栅材料，再光刻定义假栅尺寸，最后通 过干法刻蚀形成的。
[0040] 所述步骤5中的源漏金属层6的生长是将源漏金属材料覆盖在所述再生长区上方 的边缘;所述图形化是通过光刻的方式将所述源漏金属层6刻成源漏金属。
[0041 ]本实施例是一种优选的实施方案。在异质结基衬底上生长自停止层3，在自停止层 3上设置假栅4,之后在进行刻蚀、生长并形成栅窗口8,栅窗口8中设置有侧墙结构10,因此， 在生长金属栅11时，可以在侧墙机构10的引导下，完成栅的自对准，提高了器件的性能，并 且避免了因光刻的极限而导致的线宽较宽、栅长较长的问题，降低了沟道长度，有效缩小了 器件成品的体积。
[0042] 实施例5 一种高迀移率晶体管的制作方法，包括以下步骤： 步骤1:在异质结基衬底2上生长自停止层3,所述异质结基衬底2中有一层二维电子气 层1; 步骤2:在自停止层3上进行假栅4的制作，所述假栅4将所述自停止层3的上表面分隔成 两边，形成源漏区； 步骤3:对源漏区进行刻蚀，刻蚀深度超过所述二维电子气层1的深度； 步骤4:对刻蚀后的源漏区进行重掺杂材料外延再生长，形成再生长区5,再生长区5的 厚度大于步骤3刻蚀的深度； 步骤5:在再生长区5上进行源漏金属层6的生长及图形化，形成带有源漏金属层6的第 一基底； 步骤6:在步骤5得到的第一基底的上表面生长第一介质层7,第一介质层7覆盖第一基 底的整个上表面，形成带有第一介质层7的第一基底； 步骤7:对步骤6得到的第一基底的上面部分进行去除处理，去除处理后使得第一基底 露出假栅4的上表面，并且剩余的第一介质层7的上表面与假栅4上表面高度齐平； 步骤8:刻蚀去除假栅4，形成带有栅窗口 8的第二基底； 步骤9:在所述第二基底的上表面生长第二介质层9，所述第二介质层9在所述栅窗口 8 处形成凹槽； 步骤10:通过各向异性刻蚀处理第二介质层9,露出第一介质层7的上表面，在栅窗口 8 处的凹槽位置形成带有侧墙结构10的沟道，沟道底部露出所述自停止层3,所述侧墙结构10 是由剩余的第二介质层9构成的，侧墙结构10在所述沟道的内侧； 步骤11:对沟道的底部露出的自停止层3进行刻蚀，沟道的底部露出所述异质结基衬底 2； 步骤12:在步骤11刻蚀后的沟道中制作金属栅11，所述金属栅11填满所述沟道，金属栅 11的底部与沟道底部露出的异质结基衬底2形成肖特基接触； 步骤13:对步骤12完成后的基底进行刻蚀处理，刻蚀去除第一介质层7和侧墙结构10， 释放金属栅11，完成高迀移率晶体管的制作。
[0043] 所述步骤1中的异质结基衬底2的材料是??祝基、Jfe於基、JS基、蓝宝石基、M基 或玻璃基异质结中的一种。
[0044] 所述步骤2中的假栅4是经过淀积法生长假栅材料，再光刻定义假栅尺寸，最后通 过干法刻蚀形成的。
[0045] 所述步骤5中的源漏金属层6的生长是将源漏金属材料覆盖在所述再生长区上方 的边缘;所述图形化是通过光刻的方式将所述源漏金属层6刻成源漏金属。
[0046] 所述步骤7是将第一基底的第一介质层7进行化学机械抛光，露出假栅4的上表面， 并且剩余的第一介质层7的上表面与假栅4上表面高度齐平。
[0047] 本实施例是一种优选的实施方案。在异质结基衬底上生长自停止层3，在自停止层 3上设置假栅4,之后在进行刻蚀、生长并形成栅窗口8,栅窗口8中设置有侧墙结构10,因此， 在生长金属栅11时，可以在侧墙机构10的引导下，完成栅的自对准，提高了器件的性能，并 且避免了因光刻的极限而导致的线宽较宽、栅长较长的问题，降低了沟道长度，有效缩小了 器件成品的体积。
[0048] 实施例6 一种高迀移率晶体管的制作方法，包括以下步骤： 步骤1:在异质结基衬底2上生长自停止层3,所述异质结基衬底2中有一层二维电子气 层1; 步骤2:在自停止层3上进行假栅4的制作，所述假栅4将所述自停止层3的上表面分隔成 两边，形成源漏区； 步骤3:对源漏区进行刻蚀，刻蚀深度超过所述二维电子气层1的深度； 步骤4:对刻蚀后的源漏区进行重掺杂材料外延再生长，形成再生长区5,再生长区5的 厚度大于步骤3刻蚀的深度； 步骤5:在再生长区5上进行源漏金属层6的生长及图形化，形成带有源漏金属层6的第 一基底； 步骤6:在步骤5得到的第一基底的上表面生长第一介质层7,第一介质层7覆盖第一基 底的整个上表面，形成带有第一介质层7的第一基底； 步骤7:对步骤6得到的第一基底的上面部分进行去除处理，去除处理后使得第一基底 露出假栅4的上表面，并且剩余的第一介质层7的上表面与假栅4上表面高度齐平； 步骤8:刻蚀去除假栅4，形成带有栅窗口 8的第二基底； 步骤9:在所述第二基底的上表面生长第二介质层9，所述第二介质层9在所述栅窗口 8 处形成凹槽； 步骤10:通过各向异性刻蚀处理第二介质层9,露出第一介质层7的上表面，在栅窗口 8 处的凹槽位置形成带有侧墙结构10的沟道，沟道底部露出所述自停止层3,所述侧墙结构10 是由剩余的第二介质层9构成的，侧墙结构10在所述沟道的内侧； 步骤11:对沟道的底部露出的自停止层3进行刻蚀，沟道的底部露出所述异质结基衬底 2； 步骤12:在步骤11刻蚀后的沟道中制作金属栅11，所述金属栅11填满所述沟道，金属栅 11的底部与沟道底部露出的异质结基衬底2形成肖特基接触； 步骤13:对步骤12完成后的基底进行刻蚀处理，刻蚀去除第一介质层7和侧墙结构10， 释放金属栅11，完成高迀移率晶体管的制作。
[0049] 所述步骤1中的异质结基衬底2的材料是??衣基、JsP:基、M基、蓝宝石基、_基 或玻璃基异质结中的一种。
[0050] 所述步骤2中的假栅4是经过淀积法生长假栅材料，再光刻定义假栅尺寸，最后通 过干法刻蚀形成的。
[0051] 所述步骤5中的源漏金属层6的生长是将源漏金属材料覆盖在所述再生长区上方 的边缘;所述图形化是通过光刻的方式将所述源漏金属层6刻成源漏金属。
[0052] 所述步骤7是将第一基底的第一介质层7进行化学机械抛光，露出假栅4的上表面， 并且剩余的第一介质层7的上表面与假栅4上表面高度齐平。
[0053] 所述步骤6中的第一介质层是通过淀积方式生长的;所述步骤9中的第二介质层是 通过淀积方式生长的;所述淀积方式是化学气相淀积方式或者物理淀积方式。
[0054] 本实施例是一种优选的实施方案。在异质结基衬底上生长自停止层3，在自停止层 3上设置假栅4,之后在进行刻蚀、生长并形成栅窗口8,栅窗口8中设置有侧墙结构10,因此， 在生长金属栅11时，可以在侧墙机构10的引导下，完成栅的自对准，提高了器件的性能，并 且避免了因光刻的极限而导致的线宽较宽、栅长较长的问题，降低了沟道长度，有效缩小了 器件成品的体积。
[0055] 实施例7 一种高迀移率晶体管的制作方法，包括以下步骤： 步骤1:在异质结基衬底2上生长自停止层3,所述异质结基衬底2中有一层二维电子气 层1; 步骤2:在自停止层3上进行假栅4的制作，所述假栅4将所述自停止层3的上表面分隔成 两边，形成源漏区； 步骤3:对源漏区进行刻蚀，刻蚀深度超过所述二维电子气层1的深度； 步骤4:对刻蚀后的源漏区进行重掺杂材料外延再生长，形成再生长区5,再生长区5的 厚度大于步骤3刻蚀的深度； 步骤5:在再生长区5上进行源漏金属层6的生长及图形化，形成带有源漏金属层6的第 一基底； 步骤6:在步骤5得到的第一基底的上表面生长第一介质层7,第一介质层7覆盖第一基 底的整个上表面，形成带有第一介质层7的第一基底； 步骤7:对步骤6得到的第一基底的上面部分进行去除处理，去除处理后使得第一基底 露出假栅4的上表面，并且剩余的第一介质层7的上表面与假栅4上表面高度齐平； 步骤8:刻蚀去除假栅4，形成带有栅窗口 8的第二基底； 步骤9:在所述第二基底的上表面生长第二介质层9，所述第二介质层9在所述栅窗口 8 处形成凹槽； 步骤10:通过各向异性刻蚀处理第二介质层9,露出第一介质层7的上表面，在栅窗口 8 处的凹槽位置形成带有侧墙结构10的沟道，沟道底部露出所述自停止层3,所述侧墙结构10 是由剩余的第二介质层9构成的，侧墙结构10在所述沟道的内侧； 步骤11:对沟道的底部露出的自停止层3进行刻蚀，沟道的底部露出所述异质结基衬底 2； 步骤12:在步骤11刻蚀后的沟道中制作金属栅11，所述金属栅11填满所述沟道，金属栅 11的底部与沟道底部露出的异质结基衬底2形成肖特基接触； 步骤13:对步骤12完成后的基底进行刻蚀处理，刻蚀去除第一介质层7和侧墙结构10， 释放金属栅11，完成高迀移率晶体管的制作。
[0056] 所述步骤1中的异质结基衬底2的材料是??祝基、Aa於基、JS基、蓝宝石基、M基 或玻璃基异质结中的一种。
[0057] 所述步骤2中的假栅4是经过淀积法生长假栅材料，再光刻定义假栅尺寸，最后通 过干法刻蚀形成的。
[0058] 所述步骤5中的源漏金属层6的生长是将源漏金属材料覆盖在所述再生长区上方 的边缘;所述图形化是通过光刻的方式将所述源漏金属层6刻成源漏金属。
[0059] 所述步骤7是将第一基底的第一介质层7进行化学机械抛光，露出假栅4的上表面， 并且剩余的第一介质层7的上表面与假栅4上表面高度齐平。
[0060] 所述步骤6中的第一介质层是通过淀积方式生长的;所述步骤9中的第二介质层是 通过淀积方式生长的;所述淀积方式是化学气相淀积方式或者物理淀积方式。
[0061] 所述步骤12中的金属栅是通过淀积方式生长的，所述淀积方式是化学气相淀积方 式、物理气相淀积方式或者原子层淀积方式中的一种。
[0062] 本实施例是一种优选的实施方案。在异质结基衬底上生长自停止层3，在自停止层 3上设置假栅4,之后在进行刻蚀、生长并形成栅窗口8,栅窗口8中设置有侧墙结构10,因此， 在生长金属栅11时，可以在侧墙机构10的引导下，完成栅的自对准，提高了器件的性能，并 且避免了因光刻的极限而导致的线宽较宽、栅长较长的问题，降低了沟道长度，有效缩小了 器件成品的体积。
[0063] 实施例8 一种高迀移率晶体管的制作方法，包括以下步骤： 步骤1:在异质结基衬底2上生长自停止层3,所述异质结基衬底2中有一层二维电子气 层1;停止层3的材料可以为SStH、多晶硅、金属化合物以及他们的任意组合，生长的方 式可以采用PECVD、LPCVD、电子束蒸发、溅射等； 步骤2:在自停止层3上进行假栅4的制作，所述假栅4将所述自停止层3的上表面分隔成 两边，形成源漏区；假栅4的材料可以为SSO.、SM、多晶硅、金属化合物以及他们的任意组 合，生长的方式可以采用PECVD、LPCVD、电子束蒸发、溅射等； 步骤3:可以采用RIE、ICP-RIE、湿法刻蚀等方式对源漏区进行刻蚀，刻蚀深度超过所述 二维电子气层1的深度； 步骤4:使用MBE、M0CVD生长方式对刻蚀后的源漏区进行重掺杂材料外延再生长，形成 再生长区5,再生长区5的厚度大于步骤3刻蚀的深度，生长的材料SNfrGaN材料，掺杂要求 Ie18 ~Ie21Cnf3; 步骤5:在再生长区5上进行源漏金属层6的生长及图形化，形成带有源漏金属层6的第 一基底； 步骤6:在步骤5得到的第一基底的上表面生长第一介质层7,第一介质层7覆盖第一基 底的整个上表面，形成带有第一介质层7的第一基底;第一介质层7的材料可以为 多晶硅、金属化合物以及他们的任意组合，但不能选择与假栅相同的材料，生长的方式可以 采用PECVD、LPCVD、电子束蒸发、溅射等； 步骤7:对步骤6得到的第一基底的上面部分进行去除处理，去除处理后使得第一基底 露出假栅4的上表面，并且剩余的第一介质层7的上表面与假栅4上表面高度齐平;去除处理 可以采用化学抛光的方式。
[0064]步骤8:刻蚀去除假栅4,形成带有栅窗口 8的第二基底;刻蚀的方式可以采用RIE、 ICP-RIE、湿法刻蚀等方法，刻蚀的厚度略大于假栅的厚度； 步骤9:在所述第二基底的上表面生长第二介质层9，所述第二介质层9在所述栅窗口 8 处形成凹槽;第二介质层9的材料可以为多晶硅、金属化合物以及他们的任意组 合，生长的方式可以采用PECVD、LPCVD、电子束蒸发、溅射等； 步骤10:通过各向异性刻蚀处理第二介质层9,露出第一介质层7的上表面，在栅窗口 8 处的凹槽位置形成带有侧墙结构10的沟道，沟道底部露出所述自停止层3,所述侧墙结构10 是由剩余的第二介质层9构成的，侧墙结构10在所述沟道的内侧； 步骤11:对沟道的底部露出的自停止层3进行刻蚀，沟道的底部露出所述异质结基衬底 2,刻蚀的方式可以使用湿法刻蚀； 步骤12:在步骤11刻蚀后的沟道中制作金属栅11，所述金属栅11填满所述沟道，金属栅 11的底部与沟道底部露出的异质结基衬底2形成肖特基接触，金属栅11的制作方法可以采 用ALD、电子束蒸发、溅射以及他们的任意组合完成，金属栅11的厚度大于第一介质层7的厚 度； 步骤13:对步骤12完成后的基底进行刻蚀处理，刻蚀去除第一介质层7和侧墙结构10， 释放金属栅11，完成高迀移率晶体管的制作。
[0065] 本实施例是一种优选的实施方案。在异质结基衬底上生长自停止层3，在自停止层 3上设置假栅4,之后在进行刻蚀、生长并形成栅窗口8,栅窗口8中设置有侧墙结构10,因此， 在生长金属栅11时，可以在侧墙机构10的引导下，完成栅的自对准，提高了器件的性能，并 且避免了因光刻的极限而导致的线宽较宽、栅长较长的问题，降低了沟道长度，有效缩小了 器件成品的体积。
[0066] 实施例9 一种高迀移率晶体管的制作方法，包括以下步骤： 步骤1:在异质结基衬底2上生长自停止层3,所述异质结基衬底2中有一层二维电子气 层1;停止层3的材料可以为SStH、多晶硅、金属化合物以及他们的任意组合，生长的方 式可以采用PECVD、LPCVD、电子束蒸发、溅射等； 步骤2:在自停止层3上进行假栅4的制作，所述假栅4将所述自停止层3的上表面分隔成 两边，形成源漏区；假栅4的材料可以为SSO.、SM、多晶硅、金属化合物以及他们的任意组 合，生长的方式可以采用PECVD、LPCVD、电子束蒸发、溅射等； 步骤3:可以采用RIE、ICP-RIE、湿法刻蚀等方式对源漏区进行刻蚀，刻蚀深度超过所述 二维电子气层1的深度； 步骤4:使用MBE、M0CVD生长方式对刻蚀后的源漏区进行重掺杂材料外延再生长，形成 再生长区5,再生长区5的厚度大于步骤3刻蚀的深度，生长的材料SNfrGaN材料，掺杂要求 较优的掺杂为7e 19~1.2e2()Cnf3; 步骤5:在再生长区5上进行源漏金属层6的生长及图形化，形成带有源漏金属层6的第 一基底； 步骤6:在步骤5得到的第一基底的上表面生长第一介质层7,第一介质层7覆盖第一基 底的整个上表面，形成带有第一介质层7的第一基底;第一介质层7的材料可以为 多晶硅、金属化合物以及他们的任意组合，但不能选择与假栅相同的材料，生长的方式可以 采用PECVD、LPCVD、电子束蒸发、溅射等； 步骤7:对步骤6得到的第一基底的上面部分进行去除处理，去除处理后使得第一基底 露出假栅4的上表面，并且剩余的第一介质层7的上表面与假栅4上表面高度齐平;去除处理 可以采用化学抛光的方式。
[0067]步骤8:刻蚀去除假栅4,形成带有栅窗口 8的第二基底;刻蚀的方式可以采用RIE、 ICP-RIE、湿法刻蚀等方法，刻蚀的厚度略大于假栅的厚度； 步骤9:在所述第二基底的上表面生长第二介质层9，所述第二介质层9在所述栅窗口 8 处形成凹槽;第二介质层9的材料可以为SK?a、S￡iV、多晶硅、金属化合物以及他们的任意组 合，生长的方式可以采用PECVD、LPCVD、电子束蒸发、溅射等； 步骤10:通过各向异性刻蚀处理第二介质层9,露出第一介质层7的上表面，在栅窗口 8 处的凹槽位置形成带有侧墙结构10的沟道，沟道底部露出所述自停止层3,所述侧墙结构10 是由剩余的第二介质层9构成的，侧墙结构10在所述沟道的内侧； 步骤11:对沟道的底部露出的自停止层3进行刻蚀，沟道的底部露出所述异质结基衬底 2,刻蚀的方式可以使用湿法刻蚀； 步骤12:在步骤11刻蚀后的沟道中制作金属栅11，所述金属栅11填满所述沟道，金属栅 11的底部与沟道底部露出的异质结基衬底2形成肖特基接触，金属栅11的制作方法可以采 用ALD、电子束蒸发、溅射以及他们的任意组合完成，金属栅11的厚度大于第一介质层7的厚 度； 步骤13:对步骤12完成后的基底进行刻蚀处理，刻蚀去除第一介质层7和侧墙结构10， 释放金属栅11，完成高迀移率晶体管的制作。
[0068]本实施例是一种优选的实施方案。在异质结基衬底上生长自停止层3，在自停止层 3上设置假栅4,之后在进行刻蚀、生长并形成栅窗口8,栅窗口8中设置有侧墙结构10,因此， 在生长金属栅11时，可以在侧墙机构10的引导下，完成栅的自对准，提高了器件的性能，并 且避免了因光刻的极限而导致的线宽较宽、栅长较长的问题，降低了沟道长度，有效缩小了 器件成品的体积。
【主权项】
1. 一种高迀移率晶体管的制作方法，其特征在于，包括以下步骤： 步骤1:在异质结基衬底上生长自停止层，所述异质结基衬底中有一层二维电子气层； 步骤2:在自停止层上进行假栅的制作，所述假栅将所述自停止层的上表面分隔成两 边，形成源漏区； 步骤3:对源漏区进行刻蚀，刻蚀深度超过所述二维电子气层的深度； 步骤4:对刻蚀后的源漏区进行重掺杂材料外延再生长，形成再生长区，再生长区的厚 度大于步骤3刻蚀的深度； 步骤5:在再生长区上进行源漏金属层的生长及图形化，形成带有源漏金属层的第一基 底； 步骤6:在步骤5得到的第一基底的上表面生长第一介质层，第一介质层覆盖第一基底 的整个上表面，形成带有第一介质层的第一基底； 步骤7:对步骤6得到的第一基底的上面部分进行去除处理，去除处理后使得第一基底 露出假栅的上表面，并且剩余的第一介质层的上表面与假栅上表面高度齐平； 步骤8:刻蚀去除假栅，形成带有栅窗口的第二基底； 步骤9:在所述第二基底的上表面生长第二介质层，所述第二介质层在所述栅窗口处形 成凹槽； 步骤10:通过各向异性刻蚀处理第二介质层，露出第一介质层的上表面，在栅窗口处的 凹槽位置形成带有侧墙结构的沟道，沟道底部露出所述自停止层，所述侧墙结构是剩余的 第二介质层构成的，侧墙结构在所述沟道的内侧； 步骤11:对沟道的底部露出的自停止层进行刻蚀，沟道的底部露出所述异质结基衬底； 步骤12:在步骤11刻蚀后的沟道中制作金属栅，所述金属栅填满所述沟道，金属栅的底 部与沟道底部露出的异质结基衬底形成肖特基接触； 步骤13:对步骤12完成后的基底进行刻蚀处理，刻蚀去除第一介质层和侧墙结构，释放 金属栅，完成高迀移率晶体管的制作。2. 如权利要求1所述的一种高迀移率晶体管的制作方法，其特征在于:所述步骤1中的 异质结基衬底的材料是基、基、Μ基、监宝石基、·^1_基或玻璃基异质结中的一 种。3. 如权利要求1所述的一种高迀移率晶体管的制作方法，其特征在于:所述步骤2中的 假栅是经过淀积法生长假栅材料，再光刻定义假栅尺寸，最后通过干法刻蚀形成的。4. 如权利要求1所述的一种高迀移率晶体管的制作方法，其特征在于:所述步骤5中的 源漏金属层的生长是将源漏金属材料覆盖在所述再生长区上方的边缘;所述图形化是通过 光刻的方式将所述源漏金属层刻成源漏金属。5. 如权利要求1或4所述的一种高迀移率晶体管的制作方法，其特征在于:所述步骤7是 将第一基底的第一介质层进行化学机械抛光，露出假栅的上表面，并且剩余的第一介质层 的上表面与假栅上表面高度齐平。6. 如权利要求1所述的一种高迀移率晶体管的制作方法，其特征在于:所述步骤5中的 源漏金属层的生长是将源漏金属材料覆盖在经过步骤1至4后的异质结基衬底上表面上;所 述图形化是通过光刻的方式将所述源漏金属层刻成源漏金属。7. 如权利要求1或6所上述的一种高迀移率晶体管的制作方法，其特征在于:所述步骤7 是将第一基底的第一介质层进行化学机械抛光，露出假栅上表面覆盖的漏源金属层，再对 假栅上表面覆盖的漏源金属层进行刻蚀，露出假栅的上表面，并且剩余的第一介质层的上 表面与假栅上表面高度齐平。8. 如权利要求1所述的一种高迀移率晶体管的制作方法，其特征在于:所述步骤6中的 第一介质层是通过淀积方式生长的;所述步骤9中的第二介质层是通过淀积方式生长的;所 述淀积方式是化学气相淀积方式或者物理淀积方式。9. 如权利要求1所述的一种高迀移率晶体管的制作方法，其特征在于:所述步骤12中的 金属栅是通过淀积方式生长的，所述淀积方式是化学气相淀积方式、物理气相淀积方式或 者原子层淀积方式中的一种。
【文档编号】H01L29/778GK106057883SQ201610562211
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年7月18日
【发明人】童小东, 谭为, 张世勇, 曾耿华, 张健
【申请人】中国工程物理研究院电子工程研究所