[发明专利]高电子迁移率晶体管及其制造方法

说明书

技术领域

本公开涉及功率器件（power device），更具体地，涉及高电子迁移率晶体管（HEMT）及其制造方法。

背景技术

高电子迁移率晶体管（HEMT）是一种功率器件并包括2维电子气（2DEG），其在沟道层中用作载流子。由于2DEG用作载流子，所以HEMT的迁移率比一般晶体管大得多。

HEMT包括具有宽带隙的化合物半导体。因此，HEMT的击穿电压可以高于一般晶体管的击穿电压。

HEMT的击穿电压可以与包括2DEG的化合物半导体层（例如，氮化镓（GaN）层）的厚度成比例地增大。因此，通过形成大厚度的GaN层可以增大HEMT的击穿电压。

然而，形成GaN层需要长时间，因此HEMT的产率会降低。所以，采用去除硅基板的方法以增大HEMT的击穿电压。

发明内容

本发明提供了高电子迁移率晶体管（HEMT），该高电子迁移率晶体管的封装是容易的。

本发明提供了制造HEMT的方法。

额外的方面将在随后的描述中部分地阐述，并且将从描述中部分地变明显，或者可以通过实践给出的实施方式而习之。

根据本发明的方面，HEMT包括：缓冲层；沟道层，形成在缓冲层上并包括二维电子气（2DEG）沟道；沟道提供层，形成在沟道层上；源电极、漏电极和栅电极，形成在沟道提供层上；源极接触垫，连接到源电极；漏极接触垫，连接到漏电极；以及栅极接触垫，连接到栅电极，其中源极接触垫、漏极接触垫和栅极接触垫中的一个或两个设置在缓冲层的外表面上，其余接触垫设置在不同方向上。

源极接触垫和栅极接触垫可以设置在缓冲层的外表面上，漏极接触垫可以设置在不同方向上。

在缓冲层的外表面上设置的一个或两个接触垫可以通过穿过缓冲层、沟道层和沟道提供层而连接到相应的电极。

漏极接触垫和栅极接触垫可以设置在缓冲层的外表面上，源极接触垫可以设置在不同方向上。

源极接触垫、漏极接触垫和栅极接触垫可以通过设置在2DEG沟道外的垫而分别连接到源电极、漏电极和栅电极。

在不同方向设置的接触垫可以通过接合金属层和接合到接合金属层的导电承载晶片而连接到相应的电极。导电承载晶片可以包括硅、金属、铝氮化物（AlN）或直接敷铜（DBC）。接合金属层可以包括包含Cu、Au和Sn之一的合金。

源极接触垫、漏极接触垫和栅极接触垫可以是金属垫或高掺杂硅垫。

根据本发明的另一方面，一种制造HEMT的方法包括：在硅基板上顺序地形成缓冲层、包括二维电子气（2DEG）沟道的沟道层以及沟道提供层；在沟道提供层上形成源电极、漏电极和栅电极；形成连接到源电极的源极接触垫；形成连接到漏电极的漏极接触垫；以及形成连接到栅电极的栅极接触垫，其中源极接触垫、漏极接触垫和栅极接触垫中的一个或两个形成在缓冲层的外表面上，其余接触垫形成在不同方向上。

源极接触垫和栅极接触垫可以形成在缓冲层的外表面上，漏极接触垫可以形成在不同方向上。

漏极接触垫和栅极接触垫可以形成在缓冲层的外表面上，源极接触垫可以形成在不同方向上。

在缓冲层的外表面上形成接触垫可以包括：形成通孔，该通孔穿过缓冲层、沟道层和沟道提供层并且暴露与接触垫相应的电极；以及用接触垫的材料填充通孔。

源极接触垫、漏极接触垫和栅极接触垫可以通过在2DEG沟道外形成的垫而分别连接到源电极、漏电极和栅电极。

在不同方向上形成接触垫可以包括：形成接合金属层，该接合金属层连接到与接触垫相关的电极，该接触垫形成在不同方向上；将导电承载晶片贴附到接合金属层；以及在导电承载晶片上形成接触垫，该接触垫形成在不同方向上。

根据本发明示范实施方式的HEMT不包括在沟道层下面的硅基板，因此可以具有高的击穿电压。另外，HEMT包括接触垫。接触垫之一设置在HEMT的第一侧，其余的接触垫设置在HEMT的第二侧。第一侧在第二侧的相反方向上，因此可以使用现有的封装工艺。所以，与现有的HEMT相比，可以简单地执行HEMT的封装工艺。

附图说明

通过下文结合附图对实施方式的描述，本发明的上述和/或其它方面将变得明显且更易于理解，附图中：

图1为横截面图，示出根据本发明实施方式的高电子迁移率晶体管（HEMT）；

图2至图15为横截面图，顺序地示出根据本发明实施方式的制造HEMT的方法；以及

图16为横截面图，示出根据示例实施方式的高电子迁移率晶体管（HEMT）。

具体实施方式