[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层叠设置的硅衬底、沟道层、势垒层和栅极，其中，所述栅极包括设置在所述势垒层上的半导体栅极和设置在所述半导体栅极顶面上的金属栅极，所述金属栅极底面的边缘位于所述半导体栅极的顶面的边缘内部。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具有较高的栅极击穿电压以及较低的栅极漏电流。

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，高电子迁移率晶体管包括层叠设置的硅衬底110、沟道层120、势垒层130和栅极141，此外，所述高电子迁移率晶体管还包括源极142和漏极143，该源极142和漏极143均与势垒层130相连。其中，栅极141包括半导体栅极141a和金属栅极141b。

在实际应用中发现，高电子迁移率晶体管漏电流较大，且栅极击穿电压较低，从而限制了高电子迁移率晶体管的应用场合。

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，以至少解决上述技术问题之一。

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层叠设置的硅衬底、沟道层、势垒层和栅极，其中，所述栅极包括设置在所述势垒层上的半导体栅极和设置在所述半导体栅极顶面上的金属栅极，所述金属栅极底面的边缘位于所述半导体栅极的顶面的边缘内部。

优选地，所述高电子迁移率晶体管还包括绝缘间隔块，所述绝缘间隔块设置在所述半导体栅极的顶面上超出所述金属栅极的底面的部分上，所述绝缘间隔块的底面外边缘与所述半导体栅极的顶面边缘对齐。

优选地，所述绝缘间隔块的材料选自硅的氧化物、硅的氮化物、氮化铝、三氧化二铝中的至少一者。

优选地，所述高电子迁移率晶体管还包括设置在所述金属栅极顶面上的硬掩膜。

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，所述半导体栅极的材料包括GaN。

优选地，所述高电子迁移率晶体管还包括覆盖所述栅极的钝化层以及设置在所述钝化层背离所述栅极的表面上的源极和漏极，所述源极通过贯穿所述钝化层的源极过孔与所述势垒层相连，所述漏极通过贯穿所述钝化层的漏极过孔与所述势垒层相连。

作为本发明的第二个方面，提供一种高电子迁移率晶体管的制造方法，其中，所述制造方法包括：

提供硅衬底；

形成沟道层；

形成势垒层；

形成栅极，所述栅极包括设置在所述势垒层上的半导体栅极和设置在所述半导体栅极上的金属栅极，所述金属栅极底面的边缘位于所述半导体栅极的顶面的边缘内部。

优选地，形成栅极的步骤包括：

形成半导体栅极材料层；

形成金属材料层；

对所述金属材料层进行构图，以获得所述金属栅极；

形成绝缘间隔块材料层；

对所述绝缘间隔块材料层进行构图，以获得环绕所述金属栅极的绝缘间隔块；

以所述金属栅极和所述绝缘间隔块为掩膜，对所述半导体材料层进行刻蚀，以获得所述半导体栅极，所述半导体栅极的顶面边缘与所述绝缘间隔块的底面外边缘对齐。