專利名稱：增強(qiáng)－耗盡場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及制造增強(qiáng)-耗盡類型的晶體管結(jié)構(gòu)的方法、這樣制成的晶體管結(jié)構(gòu)且特別地涉及高電子遷移率(HEMT)結(jié)構(gòu)。
增強(qiáng)-耗盡技術(shù)將增強(qiáng)型異質(zhì)結(jié)構(gòu)場效應(yīng)晶體管(H-FET)與耗盡型異質(zhì)結(jié)構(gòu)絕緣柵H-FET組合在同一基片上。該技術(shù)特別地應(yīng)用于高電子遷移率(HEMT)FET，包括變形HEMT(MHEMT)或假晶HEMT(PHEMT)。在HEMT中，電荷從電荷施主層傳遞到未摻雜溝道層。在PHEMT中，一個或多個層具有不同于其他層的晶格常數(shù)，導(dǎo)致應(yīng)變，這改進(jìn)了一些器件特性。
在這樣的結(jié)構(gòu)中緊密控制閾值電壓是重要的，且蝕刻停止層可以用來控制蝕刻以實現(xiàn)這樣的緊密控制。
特別地，在GaAs/AlGaAs/InGaAs/GaAs PHEMT結(jié)構(gòu)中，AlGaAs肖特基層可用作基于氯氣的干蝕刻的蝕刻停止層，以獲得很好地控制的耗盡HEMT，且因此在耗盡HEMT內(nèi)獲得很好地控制的閾值電壓。
EP119089中建議了替代結(jié)構(gòu)。在此構(gòu)造中，形成了具有增強(qiáng)FET和耗盡FET的ED-HEMT。未摻雜的GaAs層形成在半絕緣基片上，N型AlGaAs層形成在未摻雜的GaAs層上方，隨后是第一GaAs層、AlGaAs層和第二GaAs層。AlGaAs層在大體上用于形成耗盡型FET的柵的位置處蝕刻第二GaAs層的步驟期間用作蝕刻停止層。
此結(jié)構(gòu)的能帶圖在圖5中示出。
不幸地的是，此結(jié)構(gòu)包括耗盡型FET的柵下方的第一GaAs層，與僅使用AlGaAs的常規(guī)結(jié)構(gòu)相比它是額外的層。發(fā)明人已認(rèn)識到此額外的層代表了在整個器件的傳導(dǎo)帶內(nèi)的深的勢阱，這引起了高的泄漏電流和低的擊穿電壓。此外，在正柵電壓下，GaAs層可能不是耗盡的，因此降低了器件的性能。
US5,739,557描述了類似的解決方法，它使用了活性層上方的GaAs/AlAs/GaAs/AlAs結(jié)構(gòu)。AlAs層用作蝕刻停止層。
因此，存在對用于實現(xiàn)良好的靜態(tài)和動態(tài)性能的ED-HEMT的制造技術(shù)的需求。
根據(jù)本發(fā)明，提供了用于制造n型或p型增強(qiáng)-耗盡場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)的方法，增強(qiáng)-耗盡場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)在增強(qiáng)區(qū)域內(nèi)具有增強(qiáng)場效應(yīng)晶體管且在耗盡區(qū)域內(nèi)具有耗盡場效應(yīng)晶體管，方法包括如下步驟在基片上形成半導(dǎo)體溝道層；在半導(dǎo)體溝道層上形成半導(dǎo)體的第一肖特基層；在第一肖特基層上形成半導(dǎo)體的第二肖特基層；在第二肖特基層上方形成帽層；在耗盡區(qū)域內(nèi)使用第二肖特基層作為蝕刻停止層蝕刻帽層內(nèi)的耗盡柵開口，且在耗盡柵開口內(nèi)在第二肖特基層上形成耗盡柵(24)；和在場效應(yīng)晶體管的增強(qiáng)區(qū)域內(nèi)使用第一肖特基層作為蝕刻停止層通過帽層和第二肖特基層蝕刻增強(qiáng)柵開口，且在增強(qiáng)柵開口內(nèi)在第一肖特基層上形成增強(qiáng)柵，其中第一肖特基層是第一半導(dǎo)體材料的單一的層，第二肖特基層是第二半導(dǎo)體材料的單一的層，第二半導(dǎo)體材料不同于第一半導(dǎo)體材料且相對于第一半導(dǎo)體材料可選擇性地蝕刻，使得在增強(qiáng)區(qū)域內(nèi)的蝕刻步驟可以使用第一肖特基層作為蝕刻停止層，且其中在第一和第二半導(dǎo)體材料中的傳導(dǎo)帶不連續(xù)性不超過0.5eV。
通過使用單一的層作為第一和第二肖特基層使得處理盡可能簡單。
在第二方面中提供了制造n型或p型增強(qiáng)-耗盡場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)的方法，增強(qiáng)-耗盡場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)在增強(qiáng)區(qū)域內(nèi)具有增強(qiáng)場效應(yīng)晶體管且在耗盡區(qū)域內(nèi)具有耗盡場效應(yīng)晶體管，方法包括如下步驟在基片上形成半導(dǎo)體溝道層；在半導(dǎo)體溝道層上形成包括第一半導(dǎo)體材料的第一半導(dǎo)體肖特基層；在第一肖特基層上形成包括第二半導(dǎo)體材料的第二肖特基層，其中第二半導(dǎo)體材料具有與第一半導(dǎo)體材料的小于0.5V的傳導(dǎo)帶不連續(xù)性；在第二肖特基層上方形成帽層；在耗盡區(qū)域內(nèi)使用第二肖特基層作為蝕刻停止層蝕刻帽層內(nèi)的耗盡柵開口，且在耗盡柵開口內(nèi)在第二肖特基層上形成耗盡柵；和在場效應(yīng)晶體管的增強(qiáng)區(qū)域內(nèi)使用第一肖特基層作為蝕刻停止層通過帽層和第二肖特基層蝕刻增強(qiáng)柵開口，且在增強(qiáng)柵開口內(nèi)在第一肖特基層上形成增強(qiáng)柵，其中第一和第二肖特基層由第一和第二半導(dǎo)體材料形成，第一和第二半導(dǎo)體材料的一個是InGaAs或AlGaAs(優(yōu)選地帶有不高于35％的Al含量)，且第一和第二半導(dǎo)體材料的另一個是GaInP。
這些材料的選擇允許了高質(zhì)量的歐姆接觸而帶有降低的串聯(lián)電阻，且特別地它們允許了因此形成的結(jié)構(gòu)的高的溫度可靠性。這樣的問題特別地當(dāng)使用例如AlAs的帶有高的Al濃度的材料時出現(xiàn)。在這樣的情況中可能發(fā)生的另一個問題是側(cè)向氧化。
第一層和第二層的一個可以完全地由第一材料形成，且第一層和第二層的另一個可以完全地由第二半導(dǎo)體材料形成。
替代地，第一肖特基層可以包括第一半導(dǎo)體材料的層和作為蝕刻停止層的在第一半導(dǎo)體材料的層上方的第二半導(dǎo)體材料的層，且第二肖特基層包括第一半導(dǎo)體材料的層和作為蝕刻停止層的在第一半導(dǎo)體材料的層上方的第二半導(dǎo)體材料的層。
耗盡FET閾值電壓由第一和第二肖特基層的全部厚度確定，而增強(qiáng)FET閾值電壓僅由第一層的厚度確定。
帶有與第一層的低傳導(dǎo)帶不連續(xù)性的第二層的使用導(dǎo)致了高度可控的過程，其結(jié)果是良好性能的D-HEMT。優(yōu)選地，階躍在0.3V以下，進(jìn)一步優(yōu)選地在0.1V以下。
在優(yōu)選的實施例中，肖特基層自身用作蝕刻停止層的使用避免了對降低了器件的性能的多余的層的需要。此外，如果需引入附加的蝕刻停止層，則這將增加器件的制造復(fù)雜性，且根據(jù)本發(fā)明的方法避免了對這樣的附加的層的需要。
肖特基層優(yōu)選地包括帶有高于1V的能帶隙的層，進(jìn)一步優(yōu)選地高于1.5V。
晶體管優(yōu)選地包括第一肖特基層內(nèi)的薄的摻雜層，用于提供高的電子遷移溝道。薄的摻雜層可以是德爾塔摻雜層。
用于第一和第二肖特基層的材料的優(yōu)選的選擇是GaInP和AlGaAs，它們都具有足夠高的能帶隙且給出在傳導(dǎo)帶中的低的階躍。
第一肖特基層可以是GaInP且第二肖特基層可以是AlGaAs，或反之。
替代地，第一肖特基層可以是InGaAs且第二肖特基層可以是GaInP，或反之。這樣的材料選擇有益地避免了鋁。
如將認(rèn)識到，蝕刻步驟的一個使用InGaAs作為蝕刻停止層且蝕刻步驟的一個使用GaInP作為蝕刻停止層。
使用GaInP作為蝕刻停止層的蝕刻步驟可以使用包括氫氧化銨和過氧化氫的蝕刻劑。
使用AlGaAs作為蝕刻停止層的蝕刻步驟可以使用濕蝕刻或基于氯的干蝕刻。
溝道層可以是InGaAs。
帽層可以是GaAs。
第一肖特基層可以在第一半導(dǎo)體材料層上包括蝕刻停止層，且第二肖特基層可以在第二半導(dǎo)體材料層上包括蝕刻停止層。
在另一個方面中，本發(fā)明涉及增強(qiáng)-耗盡場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)-耗盡場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)在增強(qiáng)區(qū)域內(nèi)具有增強(qiáng)場效應(yīng)晶體管且在耗盡區(qū)域內(nèi)具有耗盡場效應(yīng)晶體管，增強(qiáng)-耗盡場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)包括在基片上的半導(dǎo)體溝道層；在半導(dǎo)體溝道層上的包括第一半導(dǎo)體材料的第一肖特基層；在第一肖特基層上的包括第二半導(dǎo)體材料的第二肖特基層，第一和第二材料具有至少0.5V的能帶隙；其中第二半導(dǎo)體材料具有與第一半導(dǎo)體材料的不大于0.5eV的傳導(dǎo)帶不連續(xù)性；在第二肖特基層上方的帽層；在耗盡區(qū)域內(nèi)通過帽層延伸到第二肖特基層的耗盡觸點開口和在耗盡觸點開口內(nèi)到第二肖特基層的耗盡觸點；和通過帽層和第二肖特基層延伸到第一肖特基層的增強(qiáng)觸點開口和在增強(qiáng)觸點開口內(nèi)到第一肖特基層的增強(qiáng)觸點；其中第一肖特基層是第一半導(dǎo)體材料的單一的層，第二肖特基層是第二半導(dǎo)體材料的單一的層，第二半導(dǎo)體材料不同于第一材料且相對于第一材料可選擇性地蝕刻，且其中在第一和第二肖特基層材料中的傳導(dǎo)帶不連續(xù)性不超過0.5eV。
在另一個方面中，本發(fā)明涉及增強(qiáng)-耗盡場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)-耗盡場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)在增強(qiáng)區(qū)域內(nèi)具有增強(qiáng)場效應(yīng)晶體管且在耗盡區(qū)域內(nèi)具有耗盡場效應(yīng)晶體管，增強(qiáng)-耗盡場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)包括在基片上的半導(dǎo)體溝道層；在半導(dǎo)體溝道層上的包括第一半導(dǎo)體材料的第一肖特基層；在第一肖特基層上的包括第二半導(dǎo)體材料的第二肖特基層，第一和第二材料具有至少0.5V的能帶隙；其中第二半導(dǎo)體材料具有與第一半導(dǎo)體材料的不大于0.5eV的傳導(dǎo)帶不連續(xù)性；在第二肖特基層上方的帽層；在耗盡區(qū)域內(nèi)通過帽層延伸到第二肖特基層的耗盡觸點開口和在耗盡觸點開口內(nèi)到第二肖特基層的耗盡觸點；和通過帽層和第二肖特基層延伸到第一肖特基層的增強(qiáng)觸點開口和在增強(qiáng)觸點開口內(nèi)到第一肖特基層的增強(qiáng)觸點；其中第一和第二肖特基層由第一和第二半導(dǎo)體材料形成，第一和第二半導(dǎo)體材料的一個是InGaAs或AlGaAs，且第一和第二半導(dǎo)體材料的另一個是GaInP。
為更好地理解本發(fā)明，將參考附圖描述實施例，其中

圖1是用在本發(fā)明的第一實施例中的半導(dǎo)體層的截面視圖；圖2是本發(fā)明的第一實施例的截面視圖；圖3是本發(fā)明的第一實施例的能帶圖；圖4是本發(fā)明的第二實施例的能帶圖；圖5是現(xiàn)有技術(shù)構(gòu)造的能帶圖；圖6是本發(fā)明的第三實施例中的半導(dǎo)體層的截面視圖；圖7是制造根據(jù)第三實施例的半導(dǎo)體器件的中間階段的截面視圖；和圖8是本發(fā)明的第三實施例的截面視圖。
參考圖1，半絕緣的GaAs基片2具有在其上形成到厚度為大約50nm的GaAs緩沖層4。
然后，未摻雜的In0.22Ga0.78As的溝道層6在緩沖層4上形成到厚度為大約10nm。
兩個肖特基層然后形成在緩沖層上。首先是Al0.22Ga0.78As的第一肖特基層8，它除薄的摻雜層或δ摻雜層10外大部分未摻雜，層10是高度地?fù)诫s有Si的且形成在第一肖特基層8內(nèi)與溝道層分開。在薄的摻雜層10和溝道層6之間的第一肖特基層8的部分組成了薄間隔層9。第一肖特基層的總厚度大約為23nm。
第二肖特基層12大約是7.5nm的未摻雜Ga0.51In0.49P。該層之后是厚度為55nm的GaAs的帽層14。GaAs帽層是重?fù)诫sn+的。
AlGaAs的晶格常數(shù)與GaAs略微失配，且InGaAs溝道具有與GaAs顯著的失配，從而在溝道層內(nèi)產(chǎn)生了應(yīng)變。因此描述的晶體管結(jié)構(gòu)是PHEMT。
本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識到，層的特定組成可以如需要而變化，如不同層的特定厚度可以變化。特別地，通過變化層的厚度和組成，可以變化應(yīng)變的量。被描述為未摻雜的層在實踐中可以輕微摻雜。
然后形成增強(qiáng)和耗盡層FET的柵，如現(xiàn)在將參考圖2描述。增強(qiáng)FET形成在增強(qiáng)FET區(qū)域16內(nèi)，且耗盡FET形成在耗盡FET區(qū)域18內(nèi)。
在優(yōu)選實施例中，第一圖案形成步驟用于在耗盡FET和增強(qiáng)FET中限定柵。此步驟可以是使用例如電子束光刻的精細(xì)(高分辯率)圖案形成步驟。然后使用GaInP第二肖特基層作為蝕刻停止層來蝕刻帽層，以限定用于增強(qiáng)FET和耗盡FET的開口。然后，使用保護(hù)層來保護(hù)耗盡FET。此層的圖案形成可以是粗略的。然后，使用第一肖特基層8作為蝕刻停止層來蝕刻第二肖特基層，例如使用基于氯的干蝕刻。以此方式，僅要求單一的高分辯率圖案形成步驟。
使用GaInP第二肖特基層作為蝕刻停止層的第一蝕刻步驟可以由使用氫氧化銨和過氧化氫(NH4OH-H2O2)的混合物的濕蝕刻實現(xiàn)。使用GaInP第一肖特基層8作為蝕刻停止層的第二蝕刻可以使用基于氯的干蝕刻完成。
然后，柵形成在柵開口20、22內(nèi)，從而在耗盡柵開口20內(nèi)形成耗盡柵24，且在增強(qiáng)柵開口22內(nèi)形成增強(qiáng)柵26。
然后以本領(lǐng)域中熟知的方式完成器件，因此不進(jìn)一步描述該方式。
在圖3中示出了耗盡區(qū)域18的能帶圖。注意到在第一肖特基層12和第二肖特基層14之間的低的傳導(dǎo)帶不連續(xù)性。這應(yīng)與EP119089的現(xiàn)有技術(shù)的結(jié)構(gòu)中的大的不連續(xù)性相比較，且特別地與圖5中的能帶圖相比較。
德爾塔摻雜10在處于溝道層6和第一肖特基層10之間的異質(zhì)結(jié)構(gòu)界面處提供了溝道區(qū)域，如從圖2可見，其中僅在此區(qū)域內(nèi)0V費(fèi)米能級在傳導(dǎo)帶邊緣上方。溝道區(qū)域可以具有高遷移率，使得晶體管是HEMT。
因此，本發(fā)明提供了避免了現(xiàn)有技術(shù)的缺點的結(jié)構(gòu)，且特別地避免了在圖5的現(xiàn)有技術(shù)中對于一些柵電壓值GaAs阱能變成非耗盡的風(fēng)險。也降低了泄漏電流。這通過使用簡單的制造方法來實現(xiàn)，該方法允許在增強(qiáng)型和耗盡型晶體管中精確地控制閾值電壓。
第一實施例具有的優(yōu)點是簡單且不要求除第一和第二材料的第一和第二肖特基層外的附加層。這樣，此實施例使用了對標(biāo)準(zhǔn)過程的較小的變化而提供了在時間和制造成本上的主要的收益。
本發(fā)明的第二實施例的能帶圖在圖4中示出，第二實施例使用了除以下將描述的外相同的方法和層。
在第二實施例中，第一肖特基層8是GaInP且第二肖特基層10是AlGaAs。因此，使用氫氧化銨和過氧化氫的混合物(NH4OH-H2O2)的濕蝕刻用于形成增強(qiáng)柵開口22，且基于氯的干蝕刻用于形成耗盡柵開口20。
對能帶圖的檢查顯示了在傳導(dǎo)帶中相同的低的不連續(xù)性和與第一實施例相同的益處。
現(xiàn)在將參考圖6至圖8描述第三實施例。
在第三實施例中，第一和第二肖特基層不由單一的半導(dǎo)體材料的單一的層形成，而是包括多層。在描述的特定的實施例中，第一肖特基層8包括第一能帶隙層66和第一蝕刻停止層60。第二肖特基層12包括第二能帶隙層68和在第二能帶隙層68頂上的第二蝕刻停止層62。帽層14因此在第二蝕刻停止層62頂上，如在圖6中圖示。
在此構(gòu)造中，蝕刻停止層62、60可以是InGaP層，且第一材料層8和第二材料層12可以都是AlGaAs層。
在替代實施例中，可以進(jìn)行其他選擇，例如使得蝕刻停止層62、60是AlGaAs且第一材料層8和第二材料層12是InGaP。材料需要具有蝕刻選擇性以及傳導(dǎo)帶的小的不連續(xù)性，以避免差的晶體管性能。
進(jìn)一步地，通過避免使用AlAs，可以避免以上提及的對于此材料的問題。
層的處理以與第一實施例類似的方式進(jìn)行。
在形成層后，使用電子束或光刻為耗盡FET18和增強(qiáng)FET16的柵形成柵圖案。
然后，帽層14選擇地向下蝕刻到第二肖特基層12的頂上，即第二蝕刻停止層62的頂上。
保護(hù)層64(圖7)用于覆蓋耗盡HEMT18。保護(hù)層64的圖案形成不需要是精細(xì)的。
然后，第二蝕刻停止層62和第二能帶隙層68向下蝕刻到第一蝕刻停止層。保護(hù)層64被移除。
然后，蝕刻停止層60和62在它們在柵開口內(nèi)暴露處被蝕刻去掉。
柵24、26然后分別形成在耗盡FET的第一肖特基層8和增強(qiáng)FET的第二肖特基層10上。然后進(jìn)行剝離處理以實現(xiàn)在圖8中示出的器件。
此解決方法的優(yōu)點是就在沉積柵之前將蝕刻停止層60、62從肖特基層8和12去除。蝕刻停止層60、62因此用作保護(hù)層。肖特基層8、12可以以此方式具有與柵24、26形成良好的勢壘的清潔的表面。如果需要，可以就在形成柵之前提供附加的清潔步驟，以保證清潔的表面。因此，第三實施例允許了對于FET18和FET16的改進(jìn)的肖特基勢壘，特別地改進(jìn)了器件的一致性。作為對比，在第一和第二實施例中，一些殘留的光致抗蝕劑可能留在表面處。
本領(lǐng)域技術(shù)人員知道半導(dǎo)體處理領(lǐng)域中的其他合適的材料和蝕刻劑，且如需要可使用這樣的其他的材料和蝕刻劑。特別地，本發(fā)明不限制于以上描述的GaAs基片或特定的半導(dǎo)體和蝕刻劑。
權(quán)利要求
1.一種制造增強(qiáng)-耗盡場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)的方法，該增強(qiáng)-耗盡場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)在增強(qiáng)區(qū)域(16)內(nèi)具有增強(qiáng)場效應(yīng)晶體管且在耗盡區(qū)域(18)內(nèi)具有耗盡場效應(yīng)晶體管，該方法包括如下步驟在基片(2)上形成半導(dǎo)體溝道層(6)；在半導(dǎo)體溝道層上形成半導(dǎo)體的第一肖特基層(8)；在第一肖特基層上形成半導(dǎo)體的第二肖特基層(12)；在第二肖特基層上方形成帽層(14)；在耗盡區(qū)域(18)內(nèi)使用第二肖特基層結(jié)構(gòu)(12)作為蝕刻停止層蝕刻帽層內(nèi)的耗盡柵開口(20)，且在耗盡柵開口(20)內(nèi)在第二肖特基層(12)上形成耗盡柵(24)；和在場效應(yīng)晶體管的增強(qiáng)區(qū)域(16)內(nèi)使用第一肖特基層(8)作為蝕刻停止層通過帽層(14)和第二肖特基層(12)蝕刻增強(qiáng)柵開口(22)，且在增強(qiáng)柵開口(22)內(nèi)在第一肖特基層上形成增強(qiáng)柵(26)，其中，第一肖特基層(8)是第一半導(dǎo)體材料的單一的層，第二肖特基層(12)是第二半導(dǎo)體材料的單一的層，第二半導(dǎo)體材料不同于第一半導(dǎo)體材料且相對于第一半導(dǎo)體材料可選擇性地蝕刻，使得在增強(qiáng)區(qū)域(16)內(nèi)的蝕刻步驟可以使用第一肖特基層(8)作為蝕刻停止層，且其中在第一和第二肖特基層材料中的傳導(dǎo)帶不連續(xù)性不超過0.5eV。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括在增強(qiáng)和耗盡區(qū)域(18，16)內(nèi)在單一的圖案形成步驟中限定柵開口(20，22)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中蝕刻步驟以如下次序包括使用第二肖特基層(12)作為蝕刻停止層在耗盡區(qū)域(18)和增強(qiáng)區(qū)域(16)內(nèi)通過帽層(14)蝕刻柵開口(20，22)；以保護(hù)膜(64)覆蓋耗盡區(qū)域(18)；在場效應(yīng)晶體管的增強(qiáng)區(qū)域(16)內(nèi)使用第一肖特基層(8)作為蝕刻停止層通過帽層(14)和第二肖特基層(12)蝕刻增強(qiáng)柵開口(22)；和在耗盡柵開口(20)內(nèi)在第二肖特基層(12)上形成耗盡柵(24)；且在增強(qiáng)柵開口(22)內(nèi)在第一肖特基層(8)上形成增強(qiáng)柵(26)。
4.一種制造增強(qiáng)-耗盡場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)的方法，該增強(qiáng)-耗盡場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)在增強(qiáng)區(qū)域(16)內(nèi)具有增強(qiáng)場效應(yīng)晶體管且在耗盡區(qū)域(18)內(nèi)具有耗盡場效應(yīng)晶體管，該方法包括如下步驟在基片(2)上形成半導(dǎo)體溝道層(6)；在半導(dǎo)體溝道層上形成第一半導(dǎo)體肖特基層結(jié)構(gòu)(8)；在第一肖特基層結(jié)構(gòu)上形成半導(dǎo)體第二肖特基層結(jié)構(gòu)(12)，其中在第一和第二肖特基層結(jié)構(gòu)中的傳導(dǎo)帶不連續(xù)性不超過0.5eV；在第二肖特基層上方形成帽層(14)；在耗盡區(qū)域(18)內(nèi)使用第二肖特基層結(jié)構(gòu)(12)作為蝕刻停止層蝕刻帽層內(nèi)的耗盡柵開口(20)，且在耗盡柵開口(20)內(nèi)在第二肖特基層結(jié)構(gòu)(12)上形成耗盡柵(24)；和在場效應(yīng)晶體管的增強(qiáng)區(qū)域(16)內(nèi)使用第一肖特基層結(jié)構(gòu)(8)作為蝕刻停止層通過帽層(14)和第二肖特基層結(jié)構(gòu)(12)蝕刻增強(qiáng)柵開口(22)，且在增強(qiáng)柵開口(22)內(nèi)在第一肖特基層上形成增強(qiáng)柵(26)；其中第一和第二肖特基層由第一和第二半導(dǎo)體材料形成，第一和第二半導(dǎo)體材料中的一種是InGaAs或AlGaAs，且第一和第二半導(dǎo)體材料中的另一種是GaInP。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中第一肖特基層包括第一半導(dǎo)體材料(66)的層和作為蝕刻停止層(60)的在第一半導(dǎo)體材料的層上方的第二半導(dǎo)體材料的層(62)，且第二肖特基層包括第一半導(dǎo)體材料的層和作為蝕刻停止層(62)的在第一半導(dǎo)體材料的層上方的第二半導(dǎo)體材料的層(62)。
6.根據(jù)任何前述權(quán)利要求所述的方法，進(jìn)一步包括在第一肖特基層(8)內(nèi)用于提供載體的薄摻雜層(10)，以在溝道層(6)和第一肖特基層(8)之間的邊界處形成溝道。
7.根據(jù)任何前述權(quán)利要求所述的方法，其中第一半導(dǎo)體材料和第二半導(dǎo)體材料分別是GaInP和AlGaAs。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至6的任何項所述的方法，其中第一半導(dǎo)體材料是GaInP且第二半導(dǎo)體材料是InGaAs。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至6的任何項所述的方法，其中第一半導(dǎo)體材料是InGaAs且第二半導(dǎo)體材料是GaInP。
10.根據(jù)權(quán)利要求7、8或9所述的方法，其中使用GaInP作為蝕刻停止層的蝕刻步驟使用包括氫氧化銨和過氧化氫的蝕刻劑。
11.根據(jù)權(quán)利要求7或從屬于權(quán)利要求8的權(quán)利要求10所述的方法，其中使用AlGaAs作為蝕刻停止層的蝕刻步驟使用濕蝕刻或基于氯的干蝕刻。
12.根據(jù)任何前述權(quán)利要求所述的方法，其中溝道層(6)是InGaAs。
13.根據(jù)任何前述權(quán)利要求所述的方法，其中帽層(14)是GaAs。
14.一種增強(qiáng)-耗盡場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)，該增強(qiáng)-耗盡場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)在增強(qiáng)區(qū)域(16)內(nèi)具有增強(qiáng)場效應(yīng)晶體管且在耗盡區(qū)域(18)內(nèi)具有耗盡場效應(yīng)晶體管，該增強(qiáng)-耗盡場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)包括在基片(2)上的半導(dǎo)體溝道層(6)；在半導(dǎo)體溝道層(6)上的包括第一半導(dǎo)體材料的第一肖特基層(8)；在第一肖特基層(8)上的包括第二半導(dǎo)體材料的第二肖特基層(12)，第一和第二材料具有至少0.5V的能帶隙；其中第二半導(dǎo)體材料具有與第一半導(dǎo)體材料的不大于0.5eV的傳導(dǎo)帶不連續(xù)性；在第二肖特基層(12)上方的帽層(14)；在耗盡區(qū)域(18)內(nèi)通過帽層(14)延伸到第二肖特基層(12)的耗盡觸點開口(20)和在耗盡觸點開口(20)內(nèi)到第二肖特基層(12)的耗盡觸點(24)；和通過帽層(14)和第二肖特基層(12)延伸到第一肖特基層(8)的增強(qiáng)觸點開口(22)和在增強(qiáng)觸點開口(22)內(nèi)到第一肖特基層(8)的增強(qiáng)觸點(26)；其中第一肖特基層(8)是第一半導(dǎo)體材料的單一的層，第二肖特基層(12)是第二半導(dǎo)體材料的單一的層，第二半導(dǎo)體材料不同于第一半導(dǎo)體材料且相對于第一半導(dǎo)體材料可選擇性地蝕刻，且其中在第一和第二肖特基層材料中的傳導(dǎo)帶不連續(xù)性不超過0.5eV。
15.一種增強(qiáng)-耗盡場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)，該增強(qiáng)-耗盡場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)在增強(qiáng)區(qū)域(16)內(nèi)具有增強(qiáng)場效應(yīng)晶體管且在耗盡區(qū)域(18)內(nèi)具有耗盡場效應(yīng)晶體管，該增強(qiáng)-耗盡場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)包括在耗盡區(qū)域(18)內(nèi)的場效應(yīng)晶體管，包括在基片(2)上的半導(dǎo)體溝道層(6)；在半導(dǎo)體溝道層(6)上的包括第一半導(dǎo)體材料的第一肖特基層(8)；在第一肖特基層(8)上的包括第二半導(dǎo)體材料的第二肖特基層(12)，第一和第二材料具有至少0.5V的能帶隙；其中第二半導(dǎo)體材料具有與第一半導(dǎo)體材料的不大于0.5eV的傳導(dǎo)帶不連續(xù)性；在第二肖特基層(12)上方的帽層(14)；在耗盡區(qū)域(18)內(nèi)通過帽層(14)延伸到第二肖特基層(12)的耗盡觸點開口(20)和在耗盡觸點開口(20)內(nèi)到第二肖特基層(12)的耗盡觸點(24)；和通過帽層(14)和第二肖特基層(12)延伸到第一肖特基層(8)的增強(qiáng)觸點開口(22)和在增強(qiáng)觸點開口(22)內(nèi)到第一肖特基層(8)的增強(qiáng)觸點(26)；其中第一和第二肖特基層(8，12)由第一和第二半導(dǎo)體材料形成，第一和第二半導(dǎo)體材料的一種是InGaAs或AlGaAs，且第一和第二半導(dǎo)體材料的另一種是GaInP，其中第一和第二肖特基層(8，12)由第一和第二半導(dǎo)體材料形成，第一和第二半導(dǎo)體材料的一種是InGaAs或AlGaAs，且第一和第二半導(dǎo)體材料的另一種是GaInP。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的半導(dǎo)體器件，其中第一和第二半導(dǎo)體層每個是單一的層。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的半導(dǎo)體器件，其中第一肖特基層包括第一半導(dǎo)體材料的層(66)和作為蝕刻停止層(60)的在第一半導(dǎo)體材料的層上方的第二半導(dǎo)體材料的層(62)，且第二肖特基層包括第一半導(dǎo)體材料的層和作為蝕刻停止層(62)的在第一半導(dǎo)體材料的層上方的第二半導(dǎo)體材料的層(62)。
全文摘要
本發(fā)明涉及帶有增強(qiáng)型晶體管和耗盡型晶體管的晶體管結(jié)構(gòu)。為允許良好地控制兩個晶體管的制造，使用了分別由第一和第二半導(dǎo)體材料制成的第一肖特基層(10)和第二肖特基層(12)。第一和第二半導(dǎo)體材料具有至少0.5V的能帶隙。對于n型晶體管，第二肖特基層具有與第一肖特基層的低的傳導(dǎo)帶不連續(xù)性。在用于制成晶體管的方法中第一和第二肖特基層用作蝕刻停止層。晶體管優(yōu)選地是HEMT。
文檔編號H01L27/085GK101027776SQ200580032251
公開日2007年8月29日 申請日期2005年9月22日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月24日
發(fā)明者P·M·M·鮑德特, H·馬赫 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司