一种高电子迁移率晶体管及其制备方法与流程

本申请涉及半导体，具体而言，涉及一种高电子迁移率晶体管及其制备方法。

背景技术：

1、氮化镓基高电子迁移率晶体管(hemt)具有击穿场强大、电子迁移率高、热导率高等优点，使得其在电力电子领域有望取代传统硅基器件。由于iii族氮化物材料非中心对称的特点，algan和gan异质结界面附近具有很强的压电极化和自发极化效应，感应出界面电荷和电场，并在界面处形成电子势阱。这些积累的高浓度电子在平行于异质结界面方向高速运动形成二维电子气(2deg)。二维电子气的导通与关闭通过栅极开关进行调控。模组内部hemt之间需要通过隔离来实现。目前现有的隔离技术主要采用等离子台面刻蚀或离子注入两种方法。

2、离子注入是通过在势垒层algan中高能量注入f+、o+等离子束有效耗尽沟道层内电子从而达到隔离目的，但是缺点是高能量注入离子引入深能级缺陷影响器件动态特性，晶格损伤大，去胶困难，成本高。台面刻蚀则是利用反应等离子体，在器件单元间刻蚀出隔离沟道，达到隔断导通通道的目的，但是台面刻蚀容易在隔离区表面引入大量的类受主缺陷及表面态，造成器件漏电。另外台面刻蚀是非平面隔离，栅电极金属直接接触台面侧壁裸露的2deg，产生额外的漏电通道。

技术实现思路

1、本申请的目的在于，针对上述现有技术中的不足，提供一种高电子迁移率晶体管及其制备方法，能够在实现有效隔离的同时，不损伤势垒层和沟道层，无晶格和表面缺陷态损伤，低成本，工艺简单可行。

2、为实现上述目的，本申请实施例采用的技术方案如下：

3、本申请实施例的一方面，提供一种高电子迁移率晶体管，包括衬底以及设置于衬底上且具有异质结界面的功能层，功能层包括有源区和非有源区，在功能层的非有源区设置有第一p型层，第一p型层用于去除第一p型层所覆盖的非有源区的二维电子气以对应形成耗尽区，在功能层的有源区设置有源极电极、漏极电极和栅极电极。

4、可选的，在功能层的有源区还设置有第二p型层，第二p型层位于功能层和栅极电极之间。

5、可选的，源极电极和漏极电极均包括依次层叠设置的欧姆金属层和互连金属层，欧姆金属层与功能层形成欧姆接触。

6、可选的，在功能层的有源区设置有凹槽，凹槽自功能层背离衬底的一侧表面延伸至功能层的异质结界面处，欧姆金属层位于凹槽，以与异质结界面处的二维电子气接触。

7、可选的，耗尽区环设于有源区的外围。

8、可选的，功能层的非有源区包括耗尽区和电阻区，在功能层的电阻区还设置有电阻。

9、可选的，在功能层的电阻区还设置有间隔的第一金属部和第二金属部，电阻包括功能层位于电阻区的二维电子气电阻，第一金属部通过二维电子气电阻与第二金属部电连接。

10、可选的，第一p型层为p型氮化镓层或p型氮化铝镓层。

11、可选的，第一p型层的厚度为20nm至300nm。

12、本申请实施例的另一方面，提供一种高电子迁移率晶体管制备方法，方法包括：在衬底上外延生长具有异质结界面的功能层，功能层包括有源区和非有源区；在功能层上外延生长p型层，p型层覆盖有源区和非有源区；刻蚀p型层以在功能层的非有源区形成第一p型层，第一p型层用于去除第一p型层所覆盖的非有源区的二维电子气以对应形成耗尽区；在功能层的有源区形成源极电极、漏极电极和栅极电极。

13、本申请的有益效果包括：

14、本申请提供了一种高电子迁移率晶体管及其制备方法，包括衬底以及设置于衬底上且具有异质结界面的功能层，功能层包括有源区和非有源区，在功能层的非有源区设置有第一p型层，第一p型层用于去除第一p型层所覆盖的非有源区的二维电子气以对应形成耗尽区，以此来实现现有技术通过离子注入或台面刻蚀工艺中形成的隔离功能，并且在起到隔离功能的同时，不损伤势垒层和沟道层，无晶格和表面缺陷态损伤，相对于离子注入或台面刻蚀工艺来讲，能够至少节省一道光刻工艺，从而实现低成本，工艺简单。

技术特征：

1.一种高电子迁移率晶体管，其特征在于，包括衬底以及设置于所述衬底上且具有异质结界面的功能层，所述功能层包括有源区和非有源区，在所述功能层的非有源区设置有第一p型层，所述第一p型层用于去除所述第一p型层所覆盖的非有源区的二维电子气以对应形成耗尽区，在所述功能层的有源区设置有源极电极、漏极电极和栅极电极。

2.如权利要求1所述的高电子迁移率晶体管，其特征在于，在所述功能层的有源区还设置有第二p型层，所述第二p型层位于功能层和所述栅极电极之间。

3.如权利要求1所述的高电子迁移率晶体管，其特征在于，所述源极电极和所述漏极电极均包括依次层叠设置的欧姆金属层和互连金属层，所述欧姆金属层与所述功能层形成欧姆接触。

4.如权利要求3所述的高电子迁移率晶体管，其特征在于，在所述功能层的有源区设置有凹槽，所述凹槽自所述功能层背离所述衬底的一侧表面延伸至所述功能层的异质结界面处，所述欧姆金属层位于所述凹槽，以与所述异质结界面处的二维电子气接触。

5.如权利要求1所述的高电子迁移率晶体管，其特征在于，所述耗尽区环设于所述有源区的外围。

6.如权利要求1至5任一项所述的高电子迁移率晶体管，其特征在于，所述功能层的非有源区包括耗尽区和电阻区，在所述功能层的电阻区还设置有电阻。

7.如权利要求6所述的高电子迁移率晶体管，其特征在于，在所述功能层的电阻区还设置有间隔的第一金属部和第二金属部，所述电阻包括所述功能层位于所述电阻区的二维电子气电阻，所述第一金属部通过所述二维电子气电阻与所述第二金属部电连接。

8.如权利要求1所述的高电子迁移率晶体管，其特征在于，所述第一p型层为p型氮化镓层或p型氮化铝镓层。

9.如权利要求1所述的高电子迁移率晶体管，其特征在于，所述第一p型层的厚度为20nm至300nm。

10.一种高电子迁移率晶体管制备方法，其特征在于，所述方法包括：

技术总结
本申请提供一种高电子迁移率晶体管及其制备方法，涉及半导体技术领域，包括衬底以及设置于衬底上且具有异质结界面的功能层，功能层包括有源区和非有源区，在功能层的非有源区设置有第一P型层，第一P型层用于去除第一P型层所覆盖的非有源区的二维电子气以对应形成耗尽区，以此来实现现有技术通过离子注入或台面刻蚀工艺中形成的隔离功能，并且在起到隔离功能的同时，不损伤势垒层和沟道层，无晶格和表面缺陷态损伤，相对于离子注入或台面刻蚀工艺来讲，能够至少节省一道光刻工艺，从而实现低成本，工艺简单。

技术研发人员：刘杉,陈雪磊,刘庆波,黎子兰
受保护的技术使用者：徐州致能半导体有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/11