[发明专利]具有双面场板的晶体管元件及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有双面场板(Double-side Field Plates)的半导体化合物晶体管元件的及其制造方法，且特别是涉及双面场板结构的氮化镓晶体管元件及其制造方法。

背景技术

传统的水平式氮化镓二维电子气(2DEG)结构的高电子迁移率(High Electron Mobility Transistor，HEMT)元件在操作时，横向电场会在栅极与漏极之间会产生崩溃区域。对于栅极与漏极之间的区域的崩溃电压的提升，目前透过栅极与漏极间场板结构的设置以及偏压的施加，以在栅极与漏极间之间增加一个电场分布尖端值，改变电场在元件中的分布，进而提升崩溃电压。如美国专利公开第2009/0236635号披露。

此外，为了减少水平式氮化镓二维电子气结构的高电子迁移率元件在操作时纵向电场的效应，典型的做法是透过外延层的总厚度的增加来提升元件的崩溃电压。然而，由于外延层的总厚度不易达到10μm以上且制造成本较高，因此，2DEG-HEMT元件其纵向电场的效应仍有待解决。

发明内容

本发明提供一种具有双面场板的晶体管元件，其可以减缓纵向电场的效应，提升元件的崩溃电压。

本发明提供一种具有双面场板的晶体管元件的制造方法，其可以透过简单的工艺来减缓纵向电场的效应，提升元件的崩溃电压。

本发明提出一种具有双面场板的晶体管元件，包括外延堆叠层、源极、漏极、栅极、第一场板与第二场板。外延堆叠层包括第一表面与第二表面。源极、漏极以及栅极位于第一表面上，且栅极位于源极与漏极之间。第一场板位于第一表面的一侧，与源极、漏极以及栅极不同平面，电性连接源极，覆盖栅极并延伸至栅极与漏极之间。第二场板位于第二表面的一侧，电性连接源极。

本发明还提出一种具有双面场板的晶体管元件，包括外延堆叠层、源极、漏极、栅极、第一场板与第二场板。外延堆叠层包括第一表面与第二表面。源极、漏极以及栅极，位于第一表面上，栅极位于源极与漏极之间。第一场板位于第一表面的一侧，与源极、漏极以及栅极不同平面，电性连接源极，覆盖栅极并延伸至栅极与漏极之间。第二场板位于第二表面的一侧，电性连接漏极。

本发明又提出一种具有双面场板的晶体管元件的制造方法，包括在第一基板上成长外延堆叠层，外延堆叠层暴露出第一表面。形成源极、漏极以及栅极于第一表面，栅极位于源极与漏极之间。形成第一场板覆盖栅极，第一场板与源极、漏极以及栅极不同平面，第一场板电性连接源极且不电性连接栅极，并延伸至栅极与漏极之间。将第一表面连接至第二基板。移除第一基板以在外延堆叠层暴露出第二表面。于外延堆叠层中形成第一内连线结构，电性连接源极。形成第二场板于第二表面，第二场板电性连接第一内连线结构。第一场板与第二场板间包括栅极与源极。

本发明另提出一种具有双面场板的晶体管元件的制造方法，包括在第一基板上成长外延堆叠层。外延堆叠层暴露出第一表面。形成源极、漏极以及栅极于第一表面，栅极位于源极与漏极之间。形成第一场板覆盖栅极，第一场板与源极、漏极以及栅极不同平面，第一场板电性连接源极，并延伸至栅极与漏极之间。将第一表面连接至第二基板。移除第一基板以在外延堆叠层暴露出第二表面。于外延堆叠层中形成内连线结构，电性连接漏极。形成第二场板于第二表面，第二场板电性连接内连线结构。第一场板与第二场板间包括栅极与漏极。

基于上述，本发明的晶体管元件具有双面场板，其制造方法简单，可以在外延堆叠层的总厚度无法有效增加的情况下，减缓纵向电场的效应，提升元件的崩溃电压。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。

附图说明

图1A至1G-1为依照本发明第一实施例所绘示的一种具有双面场板的耗层型晶体管元件的制造方法流程剖面示意图。

图1G-2为依照本发明第二实施例所绘示的一种具有双面场板的耗层型晶体管元件的剖面示意图。

图1H为依照本发明第三实施例所绘示的一种具有双面场板的耗层型晶体管元件的剖面示意图。

图2A至2G-1为依照本发明第四实施例所绘示的一种具有双面场板的增强模式晶体管元件的制造方法流程剖面示意图。

图2G-2为依照本发明第五实施例所绘示的一种具有双面场板的增强模式晶体管元件的剖面示意图。

图2H为依照本发明第六实施例所绘示的一种具有双面场板的增强模式晶体管元件的剖面示意图。