用于制作具有自对准场板之增强型ＨＥＭＴ之方法

摘要

本揭露的各种实施方式包括增强型(e-型)闸极注入高电子迁移率电晶体(HEMT)的形成。实施方式可包括GaN、AlGaN和InAlN基HEMT。实施方式还可包括自对准的P型闸极和场板结构。闸极可与源极和汲极自对准，其可允许对闸极-源极和闸极-汲极间距的精确控制。另外的实施方式包括添加GaN盖结构、AlGaN缓冲层、AlN、凹槽蚀刻和/或使用薄氧化AlN层。在根据本教示制造HEMT时，选择性的磊晶成长(SEG)和磊晶横向过成长(ELO)都可被使用以形成闸极。

主权项

一种制造增强型(e-型)高电子迁移率电晶体(HEMT)的方法，包括：使第一化合物半导体层在基板的表面上形成；使第二化合物半导体层在该第一化合物半导体层的与该基板表面相对的表面上形成；使第一电介质在该第二化合物半导体层的与该第一化合物半导体层的该表面相对的表面上形成；通过该第一电介质使用一个遮罩层层来界定源极接触区、汲极接触区和闸极接触区，以暴露该第二化合物半导体层的部分；使第二电介质共形地在该第一电介质和该第二化合物半导体层的被暴露部分上形成；蚀刻该第二电介质以暴露该闸极区；等向性地蚀刻在该闸极接触区中被暴露的该第一电介质以形成蚀刻区域；使磊晶p型第二化合物半导体在所暴露的闸极接触区上生长，以实质上填充所蚀刻的闸极接触区并覆盖该第一电介质的该蚀刻区域的至少一部分。如申请专利范围第1项所述之方法，还包括：遮罩该第二电介质以界定该闸极接触区。如申请专利范围第2项所述之方法，其中，遮罩还界定场板区域。如申请专利范围第1项所述之方法，其中，蚀刻该第二电介质还界定集成的场板区域的横向延伸部分。如申请专利范围第1项所述之的方法，还包括：使该磊晶p型第二化合物半导体生长以实质上填充所蚀刻的第一电介质区域并覆盖该第二电介质的至少一部分。如申请专利范围第1项所述之的方法，还包括：使欧姆源极接触部分在该源极接触区上形成；使欧姆汲极接触部分在该汲极接触区上形成；以及使萧基金属在该磊晶p型第二化合物半导体的至少一部分上形成。如申请专利范围第6项所述之方法，其中，所形成的欧姆源极接触部分还形成场板。如申请专利范围第6项所述之方法，其中，所形成的萧基金属还形成场板。如申请专利范围第1项所述之方法，其中，蚀刻该第二电介质以暴露该闸极接触区还包括：凹槽蚀刻该闸极接触区的至少一部分而穿过该第二化合物半导体层的至少一部分。如申请专利范围第1项所述之方法，其中，该第一化合物半导体层包括GaN。如申请专利范围第1项所述之方法，其中，该基板选自矽、蓝宝石、碳化矽、磷化铟、金刚石、金刚石上矽和金刚石上蓝宝石。如申请专利范围第1项所述之方法，还包括：使AlGaN层在该基板的该表面和该第一化合物半导体层之间形成。如申请专利范围第1项所述之方法，其中，该第二化合物半导体层包括AlGaN、GaN、InP和InAlN中的至少一种。如申请专利范围第1项所述之方法，其中，形成该第二化合物半导体层还包括：形成包括至少两种不同的化合物半导体层的化合物半导体堆叠。如申请专利范围第14项所述之方法，其中，该半导体堆叠包括AlGaN层和AlN层。如申请专利范围第1项所述之方法，其中，该第一电介质包括电介质层的堆叠。如申请专利范围第1项所述之方法，其中，形成该第二电介质还包括：形成电浆氮化物作为该第二电介质层。如申请专利范围第1项所述之方法，还包括：使盖层在该第一电介质层和该第二化合物半导体层之间形成，其中该盖层包括GaN层。如申请专利范围第1项所述之方法，其中，形成该第一电介质还包括：形成多个电介质层。如申请专利范围第18项所述之方法，还包括：使AlGaN层在该基板和该第一化合物层之间形成。一种制造增强型(e-型)高电子迁移率电晶体(HEMT)的方法，包括：使GaN层在基板的表面上形成；使III-V族半导体层在该GaN层的与该基板表面相对的表面上形成；使AlN半导体层在该III-V族半导体层和第一电介质之间形成；使该第一电介质在该AlN半导体层的与该III-V族半导体层的该表面相对的表面上形成；通过该第一电介质使用一个遮罩层层来界定源极接触区、汲极接触区和闸极接触区，以暴露该AlN半导体层；使第二电介质共形地在该第一电介质和该AlN半导体层的被暴露部分上形成；蚀刻该第二电介质以暴露所界定的闸极接触区中的该AlN半导体层；以及使磊晶p型III-V族半导体在所暴露的闸极接触区上生长，以实质上填充所蚀刻的闸极接触区并覆盖所蚀刻的第一电介质区域的至少一部分。如申请专利范围第21项所述之方法，还包括：氧化所界定的闸极接触区中的所暴露的AlN半导体层以形成薄氧化铝层；以及使磊晶p型III-V族半导体在所界定的闸极接触区中的该薄氧化铝层上生长，以实质上填充所界定的闸极区。如申请专利范围第22项所述之方法，其中，氧化所暴露的AlN半导体层还包括：形成约5 至约120的薄氧化层。如申请专利范围第22项所述之方法，其中，该薄氧化层为约10至约20。如申请专利范围第21项所述之方法，其中，氧化所暴露的AlN半导体层还包括：应用选自热氧化、快速热退火和电浆增强氧化所组成的组中的氧化工艺。如申请专利范围第21项所述之方法，还包括：使磊晶p型III-V族半导体穿过该第二电介质的至少一部分生长。如申请专利范围第21项所述之方法，还包括：遮罩该第二电介质以界定该闸极接触区。如申请专利范围第27项所述之方法，其中，遮罩还界定场板区域。如申请专利范围第21项所述之方法，其中，蚀刻该第二电介质还界定集成的场板区域的横向延伸部分。如申请专利范围第21项所述之方法，还包括：使磊晶p型III-V族半导体生长以实质上填充所蚀刻的第一电介质区域并覆盖该第二电介质的至少一部分。如申请专利范围第21项所述之方法，还包括：使欧姆源极接触部分在该源极接触区上形成；使欧姆汲极接触部分在该汲极接触区上形成；以及使萧基金属在该磊晶p型III-V族半导体的至少一部分上形成。如申请专利范围第31项所述之方法，其中，所形成的欧姆源极接触部分还形成场板。如申请专利范围第31项所述之方法，其中，所形成的萧基金属还形成场板。如申请专利范围第21项所述之方法，其中，蚀刻该第二电介质以暴露该闸极接触区还包括：凹槽蚀刻该闸极接触区的至少一部分而穿过该III-V族半导体层的至少一部分。如申请专利范围第21项所述之方法，其中，该基板选自矽、蓝宝石、碳化矽、金刚石、金刚石上矽和金刚石上蓝宝石。如申请专利范围第21项所述之方法，还包括：使AlGaN层在该基板的该表面和该GaN层之间形成。如申请专利范围第21项所述之方法，其中，该III-V族半导体层包括AlGaN、GaN和InAlN的至少一种。如申请专利范围第21项所述之方法，其中，该第一电介质包括电介质层的堆叠。如申请专利范围第21项所述之方法，其中，形成该第二电介质还包括：形成电浆氮化物作为该第二电介质层。如申请专利范围第21项所述之方法，还包括：使盖层在该第一电介质层和该III-V族半导体层之间形成，其中该盖层包括GaN层。如申请专利范围第40项所述之方法，还包括：使AlGaN层在该基板和该GaN层之间形成。如申请专利范围第21项所述之方法，其中，形成该第一电介质还包括：形成多个电介质层。一种制造增强型(e-型)高电子迁移率电晶体(HEMT)的方法，包括：使第一化合物半导体层在基板的表面上形成；使第二化合物半导体层在该第一化合物半导体层的与该基板表面相对的表面上形成；使第三化合物半导体层在该第二化合物半导体层和第一电介质之间形成；使该第一电介质在该第三化合物半导体层的与该第二化合物半导体层的该表面相对的表面上形成；通过该第一电介质使用一个遮罩层层来界定源极接触区、汲极接触区和闸极接触区，以暴露该第三化合物半导体层之表面；使第二电介质共形地在该第一电介质和该第三化合物半导体层的被暴露部分上形成；蚀刻该第二电介质和该第一电介质的一部分以暴露在所界定的闸极接触区中的该第三化合物半导体层；以及使磊晶p型第二化合物半导体在所暴露的闸极接触区上生长以实质上填充所蚀刻的闸极接触区并覆盖所蚀刻的第一电介质区域的至少一部分。一种制造增强型(e-型)高电子迁移率电晶体(HEMT)的方法，包括：使GaN层在基板的表面上形成；使III-V族半导体层在该GaN层的与该基板表面相对的表面上形成；使AlN半导体层在该III-V族半导体层和第一电介质之间形成；使该第一电介质在该AlN半导体层的与该III-V族半导体层的该表面相对的表面上形成；通过该第一电介质使用一个遮罩层层来界定源极接触区、汲极接触区和闸极接触区，以暴露该AlN半导体层；使第二电介质共形地在该第一电介质和该AlN半导体层的被暴露部分上形成；蚀刻该第二电介质和该第一电介质的一部分以暴露所界定的闸极接触区中的该AlN半导体层；以及使磊晶p型III-V族半导体在所暴露的闸极接触区上生长以实质上填充所蚀刻的闸极接触区并覆盖所蚀刻的第一电介质区域的至少一部分。