[发明专利]高电子迁移率晶体管及其制造方法

说明书

本发明提供一种高电子迁移率晶体管，所述高电子迁移率晶体管包括硅衬底、沟道层、势垒层、和栅极，所述硅衬底、所述沟道层、所述势垒层和所述栅极沿所述高电子迁移率晶体管的厚度方向依次层叠设置，其中，所述高电子迁移率晶体管还包括由绝缘材料制成的应变层，所述势垒层背离所述沟道层的表面包括栅极区和增强区，所述栅极设置在所述栅极区，所述应变层包括层叠地设置在所述增强区的增强部，所述应变层的晶格常数与所述势垒层的晶格常数的失配率不低于0.5％。本发明还提供一种高电子迁移率晶体管的制造方法。所述高电子迁移率晶体管性能良好、且成本低。

技术领域

本发明涉及微电子领域，具体地，涉及一种高电子迁移率晶体管以及该高电子迁移率晶体管的制造方法。

背景技术

高电子迁移率晶体管(HEMT，High Electron Mobility Transistor)是一种场效应晶体管，如图1所示，该高电子迁移率晶体管包括硅衬底110、设置在硅衬底110上的沟道层120、设置在沟道层120上的势垒层130、以及设置在势垒层130上的源极141、漏极142和栅极143。为了确保高电子迁移率晶体管处于常闭状态、且栅极143达到阈值电压时该高迁电子迁移率晶体管能够开启，需要降低栅极区域(即，栅极143下方的区域)的二维电子气(2DEG)浓度、并提高源极区(即，源极141下方的区域)以及漏极区(即，漏极142下方的区域)的二维电子气浓度。

为了增加源极区以及漏极区二维电子气、减少栅极区域的二维电子气，如图2所示，通常在源极141与势垒层130之间设置势垒材料再生长层、并在漏极142与势垒层130之间设置势垒材料再生长层。但是，这种结构的高电子迁移率晶体管制造工艺复杂、成本高。

因此，如何以较低的成本制作高性能的高电子迁移率晶体管成为本领域亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高电子迁移率晶体管以及该高电子迁移率晶体管的制造方法，所述高电子迁移率晶体管源极区以及漏极区二维电子气浓度高、栅极区二维电子气浓度低，并且所述高电子迁移率晶体管的制造成本较低。

为了实现上述目的，作为本发明的一个方面，提供一种高电子迁移率晶体管，所述高电子迁移率晶体管包括硅衬底、沟道层、势垒层、和栅极，所述硅衬底、所述沟道层、所述势垒层和所述栅极沿所述高电子迁移率晶体管的厚度方向依次层叠设置，其中，所述高电子迁移率晶体管还包括由绝缘材料制成的应变层，所述势垒层背离所述沟道层的表面包括栅极区和增强区，所述栅极设置在所述栅极区，所述应变层包括层叠地设置在所述增强区的增强部，所述应变层的晶格常数与所述势垒层的晶格常数的失配率不低于0.5％。

优选地，所述应变层还包括覆盖所述栅极外表面的栅极包覆部，所述栅极包覆部与所述增强部形成为一体。

优选地，所述应变层的材料包括氮基材料和/或氧基材料。

优选地，所述应变层的材料包括硅的氮化物、硅的氧化物、硅的氮氧化物、硼的氧化物、硼的氮化物、硼的氮氧化物、铝的氧化物、铝的氮化物、铝的氮氧化物、钛的氧化物、钛的氮化物、钛的氮氧化物中的至少一者。

优选地，所述应变层的厚度在1nm至100nm之间。

优选地，所述高电子迁移率晶体管还包括源极、漏极、层叠设置在所述应变层上的钝化层、和层叠设置在所述钝化层表面的平坦化层。

所述源极通过贯穿所述平坦化层、所述钝化层、所述应变层和所述势垒层的源极过孔与所述沟道层相连，所述漏极通过贯穿所述平坦化层、所述钝化层、所述应变层和所述势垒层的漏极过孔与所述沟道层相连。

优选地，所述高电子迁移率晶体管还包括设置在所述硅衬底与所述沟道层之间的缓冲层。

优选地，所述沟道层的材料包括GaN，所述势垒层的材料包括AlGaN。