[发明专利]高电子迁移率晶体管装置及其制造方法

说明书

一种高电子迁移率晶体管装置及其制造方法，高电子迁移率晶体管装置包含衬底；超晶格缓冲层设置于衬底上方，其中超晶格缓冲层包含多组交替层，每组交替层包含交错排列的至少一AlN层和至少一Al_xGa_(1‑x)N层，其中0≤x1；渐变式缓冲层设置于衬底上方，其中渐变式缓冲层包含多个Al_yGa_(1‑y)N层，其中0≤y1；以及通道层设置于渐变式缓冲层上方。本发明能够在提高产能的同时，改善高电子迁移率晶体管装置的效能和良率。

技术领域

本发明是有关于一种半导体制造技术，特别是有关于高电子迁移率晶体管装置及其制造方法。

背景技术

高电子迁移率晶体管(high electron mobility transistor，HEMT)，又称为异质结构场效应晶体管(heterostructure FET，HFET)或调变掺杂场效应晶体管(modulation-doped FET，MODFET)，为一种场效应晶体管(field effect transistor，FET)，其由具有不同能隙(energy gap)的半导体材料组成。在邻近不同半导体材料的所形成界面处会产生二维电子气(two dimensional electron gas，2DEG)层。由于二维电子气的高电子移动性，高电子迁移率晶体管可以具有高击穿电压、高电子迁移率、低导通电阻与低输入电容等优点，因而适合用于高功率元件上。

然而，由于衬底材料与半导体层材料不同，两者间具有晶格差异、热膨胀系数不同等问题，容易导致高电子迁移率晶体管中的结构变形，因此会在衬底和半导体层之间设置缓冲层，以缓解此结构变形及其可能导致的缺陷。为了使现有的高电子迁移率晶体管在各方面获得改善，例如形成晶体性质更好的半导体层以及降低制造成本，仍需持续改善缓冲层的设置。

发明内容

根据本发明的一些实施例，提供高电子迁移率晶体管装置。此装置包含衬底；超晶格缓冲层设置于衬底上方，其中超晶格缓冲层包含多组交替层，每组交替层包含交错排列的至少一AlN(氮化铝)层和至少一Al_xGa_(1-x)N层，其中0≤x1；渐变式缓冲层设置于衬底上方，其中渐变式缓冲层包含多个Al_yGa_(1-y)N层，其中0≤y1；以及通道层设置于渐变式缓冲层上方。

在一些实施例中，在每组交替层中，这些Al_xGa_(1-x)N层具有相同的x值。

在一些实施例中，对不同组交替层而言，这些Al_xGa_(1-x)N层具有不同的x值。

在一些实施例中，邻近衬底的这组交替层的这些Al_xGa_(1-x)N层的x值大于远离衬底的这组交替层的这些Al_xGa_(1-x)N层的x值。

在一些实施例中，在每组交替层中，AlN层的厚度在1nm至20nm的范围，且Al_xGa_(1-x)N层的厚度在5nm至100nm的范围。

在一些实施例中，Al_xGa_(1-x)N层的厚度对AlN层的厚度的比值在3至10的范围。

在一些实施例中，这些Al_yGa_(1-y)N层中的每一个的厚度在50nm至500nm的范围。

在一些实施例中，邻近衬底的Al_yGa_(1-y)N层的y值大于远离衬底的Al_yGa_(1-y)N层的y值。

在一些实施例中，渐变式缓冲层设置于超晶格缓冲层上方。