[发明专利]一种晶体管及其制作方法

说明书

本发明提供了一种晶体管，由下往上依次包括衬底、绝缘介质层以及金属硅化物层，在所述金属硅化物层上的两端设有有源区，所述有源区延伸至所述衬底，在所述有源区上依次生长出缓冲层和非掺杂GaN层，所述非掺杂GaN层和所述金属硅化物层之间形成高浓二维电子气沟道，所述非掺杂GaN层的表面和所述高浓二维电子气沟道的侧壁上覆盖有异质结构势垒层，所述异质结构势垒层和所述金属硅化物层之间形成栅极导电沟道，在所述异质结构势垒层上和所述金属硅化物层上覆盖有绝缘栅介质层，所述绝缘栅介质层的两端分别设有源极和漏极，所述栅极导电沟道处的所述绝缘栅介质层上设有栅极，本发明还提供的一种晶体管制作方法，使晶体管的栅极不易漏电。

技术领域

本发明属于半导体器件技术领域，更具体地说，是涉及一种晶体管及其制作方法。

背景技术

GaN宽禁带半导体材料，相比于Si材料，具有高的击穿电场(高达3MV/cm)、高的饱和电子漂移速度和良好的热导率等优越的性能，适合制作应用于高频和高功率的功率器件。

GaN材料具有较强的极化效应，极化方向上生长的AlGaN/GaN异质结的界面由于极化效应形成1013cm-2左右高浓度和高电子迁移率的二维电子气(2DEG)，使得AlGaN/GaN异质结场效应晶体管(HFETs)具有极低的导通电阻，非常适合制作功率开关器件。因此利用具有2DEG的GaN异质结构来制备高性能的常关型功率开关器件，是实现GaN功率开关器件实用化目标的重要课题。

增强型GaN功率开关器件一般由P-GaN和凹栅两种工艺途径实现。P-GaN的增强型GaN功率开关器件的阈值电压仅能达到3v左右，栅压摆幅较小，可靠性不佳；凹栅的增强型GaN功率开关器件，能够实现高阈值电压，和足够大的栅压摆幅，但因刻蚀引入的界面态及晶格损伤不利于发挥器件的性能。通过以上两种工艺的形成的增强型GaN功率开关器件的栅极，栅极通常为平面栅，不能有效的分解栅极处的电场，易发生栅极漏电，从而导致增强型GaN功率开关器件失效。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种晶体管，以解决现有技术中存在的增强型GaN功率开关器件的栅极通常为平面栅，不能有效的分解栅极处的电场，易发生栅极漏电，从而导致增强型GaN功率开关器件失效的技术问题。

为实现上述目的之一，本发明采用的技术方案是：提供一种晶体管，由下往上依次包括衬底、绝缘介质层以及金属硅化物层，在所述金属硅化物层上的两端设有有源区，所述有源区延伸至所述衬底，在所述有源区上依次生长出缓冲层和非掺杂GaN层、异质结构势垒层，并形成高浓二维电子气沟道，所述非掺杂GaN层的表面和所述高浓二维电子气沟道的侧壁上覆盖所述异质结构势垒层，所述异质结构势垒层和所述金属硅化物层之间形成栅极导电沟道，在所述异质结构势垒层上和所述金属硅化物层上覆盖有绝缘栅介质层，所述绝缘栅介质层的两端分别设有源极和漏极，所述栅极导电沟道处的所述绝缘栅介质层上设有栅极。

本发明提供的一种晶体管的有益效果在于：与现有技术相比，本发明一种晶体管，该晶体管的栅极导电沟道和栅极能够实现高的阈值电压，和足够大的栅极电压摆幅，以及能有效的分解栅极处的电场，栅极不易漏电，提高了栅极的耐压性，使晶体管不易失效。该晶体管的金属硅化物层使绝缘栅介质层之间导通，栅极的电场平滑分布。非掺杂GaN层的表面和高浓二维电子气沟道的侧壁上覆盖有异质结构势垒层，即高浓二维电子气沟道的侧壁上具有异质结构势垒层，高浓二维电子气沟道的侧壁上的异质结构势垒层实现了晶体管的常关断性能。

进一步地，所述缓冲层的厚度小于所述绝缘介质层的厚度。

进一步地，所述金属硅化物层与所述异质结构势垒层焊接导通。

进一步地，所述衬底为单晶硅或碳化硅或蓝宝石；

所述绝缘介质层为SiO₂或Al₂O₃。