[发明专利]高电子迁移率晶体管芯片及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高电子迁移率晶体管芯片及其制备方法，属于半导体光电技术领域。高电子迁移率晶体管芯片包括衬底与n个相互间隔地层叠在衬底上的外延结构，衬底包括依次层叠的绝缘导热层、导电金属层及衬底主体。n个外延结构中存在相互独立的两个外延结构之间的互联。衬底主体起到支撑及源极连接作用。导电金属层导电并键合到绝缘导热层，便于制备。绝缘导热层、导电金属层及衬底主体的制备要求以及成本较低。导电金属层用于引出引脚，不需要额外从高电子迁移率晶体管芯片上剥离衬底，也可以后续封装等操作。减少制备手续，可以降低最终得到的HEMT的成本的同时保证HEMT的质量。

技术领域

本发明涉及半导体光电技术领域，特别涉及一种高电子迁移率晶体管芯片及其制备方法。

背景技术

HEMT(High Electron Mobility Transistor，高电子迁移率晶体管)是一种异质结场效应晶体管，其广泛应用于各种电器内。HEMT芯片是制备电子电力器件的基础，多个HEMT芯片之间的引脚之间进行不同的互联则可形成不同的电路逻辑。互联的HEMT芯片通常包括衬底以及层叠在衬底上的多个相互间隔的外延结构，每个外延结构均包括层叠在衬底上的外延层、源极、栅极与漏极，外延层包括依次层叠在衬底上的位错阻断层、沟道层与盖帽层，源极与漏极间隔分布在沟道层上，栅极位于源极与漏极之间且栅极位于盖帽层上。

部分HEMT外延结构中会将源极与衬底相连，以抑制高电子迁移率晶体管会存在的背栅效应。将源极与衬底相连的HEMT外延结构中，所使用的衬底通常为SOI衬底，但SOI衬底本身的制备成本较高，对外延制备工艺要求高，不能制备较厚的外延层，且散热较为不稳定，对最终得到的高电子迁移率晶体管的性能有较大影响。

发明内容

本发明实施例提供了一种高电子迁移率晶体管芯片及其制备方法，能够降低HEMT的成本的同时保证HEMT的器件性能。所述技术方案如下：

本发明实施例提供了一种高电子迁移率晶体管芯片，所述高电子迁移率晶体管芯片包括衬底与n个相互间隔地层叠在所述衬底上的外延结构，n为整数且n大于或等于2，每个所述外延结构均包括层叠在衬底上的外延层、源极、栅极与漏极，所述外延层包括依次层叠在所述衬底上的位错阻断层、沟道层、盖帽层与绝缘保护层，所述位错阻断层在所述衬底的表面的正投影位于所述沟道层在所述衬底的表面的正投影内，所述绝缘保护层覆盖所述沟道层的表面与所述盖帽层的部分表面，所述栅极位于绝缘保护层上且与所述盖帽层连通，所述源极与所述漏极分别位于所述栅极的两侧，且所述源极与所述漏极均与沟道层连通，

所述n个外延结构中有一个所述外延结构的所述漏极与另一个所述外延结构的所述源极连通，

在由所述衬底指向所述外延结构的方向上，所述衬底包括依次层叠的绝缘导热层、导电金属层及衬底主体，

每个所述外延结构的所述源极均连通至所述衬底主体，且每个所述外延结构的所述绝缘保护层均延伸至所述绝缘导热层。

可选地，所述衬底主体的厚度与所述导电金属层的厚度之比为50:1～200:1。

可选地，所述导电金属层的厚度与所述绝缘导热层的厚度之比为1:100～1:200。

可选地，所述导电金属层的厚度与所述绝缘导热层的厚度之比为1:100～1:200。

可选地，所述衬底主体的厚度为100um～300um，所述导电金属层的厚度为0.5um～6um，所述绝缘导热层为50um～1200um。

可选地，所述衬底主体的材料为Si、SiC、GaN中的一种，在由所述衬底指向所述外延结构的方向上，所述导电金属层包括依次层叠的黏合金属部分与键合金属部分，所述黏合金属部分的材料包括Ti、Ni、Au、Al、Sn中的一种或多种，所述键合金属部分的材料为Au，所述绝缘导热层的材料为高阻硅、氧化铝或氮化铝中的一种。

可选地，每个所述外延结构的源极均连通至所述导电金属层。