本發(fā)明的領(lǐng)域是場效應(yīng)元件,尤其是這樣的晶體管:其應(yīng)用領(lǐng)域為rf頻率和電力電子學(xué)。本發(fā)明更具體地關(guān)注于場效應(yīng)元件的漏極接觸(contact)的接入阻抗和接觸的制造,同時便利于能夠表現(xiàn)出不同的特性的元件的集中制造,特別是對于具有亞微米柵極尺寸的元件。
背景技術(shù):
通常,場效應(yīng)晶體管使用三個接觸來接觸半導(dǎo)體棒:
-歐姆源極接觸;
-柵極,其對應(yīng)于可以是肖特基(金屬-半導(dǎo)體)型的接觸或與載流子在其中傳播的半導(dǎo)體的類型相反的半導(dǎo)體的結(jié);
-歐姆漏極接觸;
圖1示出了場效應(yīng)晶體管的示意圖。常規(guī)方案是使用接受電壓vds的兩個歐姆漏極cd和源極cs接觸,以用于注入和收集載流子(其由電流lds來示意性地表示),載流子的流動由引至柵極g的水平的電壓vgs來控制。
這種類型的元件被廣泛使用,并且在介紹性的文章中得到描述,這些文章特別地包括:physiquedessemiconducteursetdescomposantsélectroniques(thephysicsofsemiconductorsandelectroniccomponents)coursetexercises(coursesandexercises),henrymathieu,hervéfanet系列:sciencessup,dunod2009年第5版-ean13:978100516438。
通常,歐姆接觸與所謂的肖特基接觸區(qū)別在于電流的改變根據(jù)施加的電壓的函數(shù)。對于歐姆接觸,該函數(shù)是線性的并且通過0,而對于肖特基接觸,該函數(shù)對于非零電流表現(xiàn)出最小閾值電壓vmin。
必須以這樣的方式制造簡單歐姆接觸:在歐姆接觸和待接觸的半導(dǎo)體之間沒有能量勢壘妨礙越過界面(這限制接入阻抗)。
用于制造歐姆接觸的常規(guī)方案依賴于三種不相互排斥的方法。重要的是,由于不同的原因(熱預(yù)算、不可行的異質(zhì)結(jié)構(gòu)、不足的最大摻雜等),半導(dǎo)體材料不能容易地使用所有三種方法。
更具體地,這些方法如下所示:
-金屬合金與半導(dǎo)體的相互擴(kuò)散;
-半導(dǎo)體的非常高的摻雜,這使得可以大大減小空間電荷區(qū)的厚度,因此可以通過隧穿或等效效應(yīng)而穿過肖特基勢壘;
-通過能帶工程(其導(dǎo)致在界面處不存在肖特基勢壘)而在金屬電極下使用半導(dǎo)體合金。
這三種方法都需要高熱預(yù)算,且對于一些半導(dǎo)體材料來說,在金屬-半導(dǎo)體界面處的接觸阻抗仍然太高,并且影響器件的電學(xué)性能水平。因此,需要尋找這樣的方案:其可以減小接入阻抗,特別是漏極接觸的接入阻抗。申請人從這樣的觀察開始:與常規(guī)歐姆接觸的接觸阻抗相比,該接觸阻抗在正向偏置的肖特基接觸的情況下更低。并且申請人提出了涉及包括混合漏極接觸的場效應(yīng)晶體管的方案,以解決提出的問題。
應(yīng)該指出的是,已經(jīng)提出了肖特基接觸的使用,特別是在agirardot,ahenkel,s.ldelage,m.-adiforte-poisson,e.chartier.d.floriot,s.cassette和p.a.rolland的文章“highperformancecollector-uplngap/gaasheterojunctionbipolartransistorwithschottkycontact”,(electronicsletters,第35卷,670-672頁,1999)或以下文章:x.zhao,j.w.chung,h.tang,t.palacios的“schottkydrainaigan/ganhemtsformm-waveapplications”,1-4244-1102-5/072007ieee。這種方法的缺點在于顯著浪費的電壓,因為結(jié)必須正向傳遞以導(dǎo)通。
技術(shù)實現(xiàn)要素:
因此,在本文中,本發(fā)明的主題是包括襯底和具有溝道區(qū)域的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的場效應(yīng)晶體管,所述晶體管包括漏極接觸、源極接觸和柵極,所述源極接觸和漏極接觸可以在溝道區(qū)域中形成電荷載流子流,所述流受到所述柵極控制,其特征在于:
-所述漏極接觸是包括至少一個基本歐姆連續(xù)漏極接觸和一個基本肖特基漏極接觸的混合漏極接觸,所述混合漏極接觸與所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)齊平(affleurant);
-所述基本肖特基漏極接觸與所述基本歐姆漏極接觸部分或完全重疊。
使用連續(xù)接觸使得可以通過避免亞微米光刻而以令人滿意的制造效率進(jìn)行容易地制造。肖特基接觸的延伸部分是齊平的事實,使得可以避免不連續(xù)性和尖峰效應(yīng)(這可能會減小可達(dá)到的有效電場并存在增大晶體管的漏電流的風(fēng)險)。在接觸保持為平面的情況下,可以避免以下的關(guān)鍵步驟:細(xì)達(dá)5nm的蝕刻步驟(即使在材料之間存在蝕刻選擇性的情況下),電子氣對表面條件非常敏感。
另外,基本肖特基漏極接觸與所述基本歐姆漏極接觸部分或完全重疊,這允許很容易考慮到光刻對準(zhǔn)和尺寸公差的可靠的制造(完美的并置是不可能的)。另外的優(yōu)點是容易地將肖特基接觸設(shè)定為與歐姆漏極接觸的電位相同。
根據(jù)本發(fā)明的變型,源極接觸為這樣的混合接觸:其包括至少一個基本歐姆源極接觸和一個基本肖特基源極接觸。
根據(jù)本發(fā)明的變型,基本肖特基漏極接觸和/或基本肖特基源極接觸與基本歐姆漏極接觸和/或基本歐姆源極接觸部分地重疊。術(shù)語“部分重疊”意味著基本歐姆漏極接觸和/或源極接觸被基本肖特基漏極和/或源極接觸覆蓋,所述基本肖特基接觸還具有與所述襯底接觸的部分。
根據(jù)本發(fā)明的變型,所述柵極包括肖特基類型的接觸:金屬/導(dǎo)體。
根據(jù)本發(fā)明的變型,所述柵極具有復(fù)雜形式,其具有:
-所謂的底部部分,其被稱為柵極腳,其與包括溝道區(qū)域的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)相接觸,并具有第一截面;
-第二所謂的頂部部分,其被稱為柵極帽,其與所述底部部分相接觸,并具有第二截面;
-所述第一截面小于所述第二截面。
根據(jù)本發(fā)明的變型,半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)包括iii-v族材料的成組的層,所述iii-v族材料中的至少兩種材料展現(xiàn)出不同的禁帶,最大的禁帶用于限制最小的禁帶中的自由載流子。
根據(jù)本發(fā)明的變型,晶體管包括電介質(zhì)層,所述電介質(zhì)層覆蓋源極接觸和/或漏極接觸和/或柵極。
根據(jù)本發(fā)明的變型,晶體管還包括在所述柵極的水平位于所述電介質(zhì)上的金屬場板。
本發(fā)明的主題還為包括成組的場效應(yīng)晶體管的元件,其包括根據(jù)本發(fā)明的晶體管的多個子集:
-晶體管的子集的特征在于,對于所述子集的晶體管中的每個,柵極和混合漏極接觸之間的寬度以及所述柵極和所述混合漏極接觸的基本歐姆接觸之間的寬度;
-從一個子集到另一個子集,所述柵極和混合漏極接觸之間的寬度不同;
-從一個子集到另一個子集,所述柵極和所述混合漏極接觸的基本歐姆接觸之間的長度是相同的。
應(yīng)當(dāng)注意的是,一般使用這樣的金屬柵極來控制場效應(yīng)晶體管:其可以與下層的半導(dǎo)體棒絕緣(例如,mosfet或moshemt)或不與下層的半導(dǎo)體棒絕緣(hemt,mesfet等)。當(dāng)電流和功率增益的截止頻率高時,該金屬柵極更難制造。實際上,需要控制長度可以小于80nm的柵極腳,同時確保輪廓可以通過增加電極的向上的截面而減小獲得的串聯(lián)阻抗。
常規(guī)柵極制造方法使用電子、甚至光學(xué)和光刻方法。使用兩種不同的電敏樹脂(甚至用于光學(xué)步進(jìn)機(jī)的感光樹脂)的堆疊,可以形成具有合適輪廓的金屬柵極,通常稱為“蘑菇體”。
先通過電介質(zhì)打開柵極腳,然后通過執(zhí)行界定柵極“帽”的第二光刻,從而也使用連續(xù)電子或光學(xué)光刻的解決方案。然后進(jìn)行金屬沉積,這使得可以利用γ或t形式“模制”柵極。
由于示出的浮雕(relief)與不同的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和工藝相關(guān)聯(lián),柵極制造方法的校準(zhǔn)是關(guān)鍵的,并且會導(dǎo)致不令人滿意的尺寸(甚至功能)變化,這些變化影響元件的制造效率和性能水平。
還應(yīng)當(dāng)注意,對于模擬或電力應(yīng)用,修改元件的某些尺寸是有用的。因此,在用于制造成組的晶體管(同時并集中制造)的集中方法中,能夠具有最大的再現(xiàn)性是非常有益的,其中,相同組內(nèi)的晶體管相同,但從一組到另一組是不同的。
通過使用常規(guī)的制造技術(shù),申請人已經(jīng)察覺到在尋求修改器件的某些關(guān)鍵尺寸時的制造效率問題。
對于歐姆源極和漏極接觸而言,問題的起因主要在于在跨越臺階過渡時用于限定柵極電極的樹脂的厚度的變化。
為此,圖2示出了限定基本元件的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的關(guān)鍵參數(shù),同時考慮到最終元件通常包含對數(shù)個基本元件的平行化。沒有示出垂直尺寸,但限定了晶體管的總體顯影。
還可以注意到,線性幾何形狀得到廣泛使用,盡管也可以使用圓形或多邊形幾何形狀。
因此,以下參數(shù)對元件的操作有以下影響:
-柵極長度lg,其關(guān)聯(lián)于電流轉(zhuǎn)移頻率,所述頻率在所述柵極長度lg增加時減??;
-柵極帽cg的截面,其可以決定柵極阻抗的大小,同時確保所述柵極可以具有窄腳,該截面影響柵極阻抗和rf頻率功率增益;
-柵極腳的高度hg,其影響柵極-源極電容,該高度hg越高,柵極的帽和溝道之間的耦合越小,使得功率增益可以增加;
-源極和漏極之間的距離lds,其影響元件(功率)的擊穿電壓和rf頻率增益(距離ldg越大,擊穿電壓越高,但以rf頻率增益降低為代價);
-柵極和源極之間的距離lgs,其影響串聯(lián)阻抗rs和柵極-源極電壓耐受強(qiáng)度。
但是,如前所述,需要能夠在相同的半導(dǎo)體晶片上限定具有可變拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的元件,以獲得合適的功率水平、增益和電效率。
為此,因為在臺階過渡期間電敏或感光樹脂的厚度變化,所以必要的優(yōu)化是非常嚴(yán)格的。
在常規(guī)方法中,在對歐姆接觸進(jìn)行限定之后限定柵極接觸。所指示的順序通常制約于用于制造歐姆接觸的高熱預(yù)算(金屬合金、離子注入、退火等)。為示出該困難,gan技術(shù)中的歐姆接觸的退火常常達(dá)到850℃持續(xù)一到兩分鐘,即,難以施加在肖特基接觸上的熱預(yù)算。這些歐姆接觸具有接近柵極腳hg的高度的厚度e_s和e_d,以具有足夠的光刻分辨率。
用于制造具有帽cg的柵極的常規(guī)方法是使用至少兩個樹脂:
-兩個樹脂可以一個沉積于另一個的頂部(于是通過在日曬和物理化學(xué)顯影中的不同的化學(xué)性質(zhì)和敏感性而獲得了限定復(fù)雜的腳+帽形式的腔體);
-或者兩個相繼的掩模(第一樹脂,通過蝕刻電介質(zhì)以使得能夠限定柵極腳,隨后通過使用第二樹脂,以使得能夠限定帽cg的形式)。
由此如上所述限定了復(fù)雜腔體,然后利用金屬夾心進(jìn)行腔體的最終填充。
圖3示出了第一樹脂涂覆時場效應(yīng)晶體管的橫截面視圖。應(yīng)當(dāng)注意,根據(jù)樹脂的涂覆、粘度和涂覆后蠕變的條件而不同地進(jìn)行間隙lds的填充,留下固有寬度lplateau。當(dāng)長度lds較小時,該第一樹脂的厚度變化并且全部變厚。
根據(jù)距離,申請人估計,對于用于可達(dá)0.15μm的柵極的電敏樹脂,當(dāng)距離lds從10μm變化到1.5μm時,厚度變化25%。觀察到的制造效率的結(jié)果是例如,對于標(biāo)準(zhǔn)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為90%,而對于0.5μm的柵極-源極分離則下降到40%。
在物理上,柵極長度越短,對限定柵極(長度和形式)的電子劑量的優(yōu)化越重要。對于給定族的每個距離并因此對于所需尺寸lds、lgs和lg,需要對給定涂層條件限定特定劑量。
因此,在本發(fā)明中,本發(fā)明的另一個主題是用于制造根據(jù)本發(fā)明的場效應(yīng)晶體管的方法,其特征在于,其包括以下步驟:
-在半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的表面上制造至少一個基本歐姆源極接觸和一個基本歐姆連續(xù)漏極接觸;
-制造柵極;
-制造至少一個基本肖特基漏極接觸,從而制造包括至少一個基本歐姆接觸和一個基本肖特基接觸的混合漏極接觸。
根據(jù)本發(fā)明的變型,該方法包括制造基本肖特基源極接觸,以制造包括至少一個基本歐姆接觸和一個基本肖特基接觸的混合源極接觸。
根據(jù)本發(fā)明的變型,通過分別與相關(guān)聯(lián)的所述基本歐姆漏極和/或源極接觸部分重疊來執(zhí)行基本肖特基漏極接觸和/或源極接觸的制造。
根據(jù)本發(fā)明的變型,柵極具有:
-所謂的底部部分,其被稱為柵極腳,與包括溝道區(qū)域的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)相接觸,并具有第一截面;
-第二所謂的頂部部分,其被稱為柵極帽,其與所述底部部分相接觸,并具有第二截面;
-所述第一截面小于所述第二截面,
所述方法包括:
-在制造所述歐姆源極接觸和歐姆漏極接觸之后,連續(xù)執(zhí)行至少兩個步驟(樹脂沉積和光刻)以限定所述柵極的所述第一部分和第二部分。
根據(jù)本發(fā)明的變型,所述基本肖特基漏極接觸和/或所述基本肖特基源極接觸的制造與所述柵極的制造同時進(jìn)行。
根據(jù)本發(fā)明的變型,所述基本肖特基漏極接觸和/或所述基本肖特基源極接觸的制造與所述柵極帽的制造同時進(jìn)行。
本發(fā)明最后的主題為一種用于集中制造成組的場效應(yīng)晶體管的方法,所述成組的晶體管包括以下晶體管子集:
-相同晶體管子集的晶體管具有這樣的柵極和混合的漏極接觸之間的寬度,該寬度對于相同子集的每個晶體管來說是相同的,而從一個子集到另一個子集是不同的;
-從一個子集到另一個子集,柵極和基本歐姆漏極接觸之間的寬度是相同的,
其特征在于,其包括以下步驟:
-制造歐姆源極和漏極接觸;
-制造柵極;
-制造基本肖特基漏極接觸,從一個子集到另一個子集,所述柵極與所述基本肖特基漏極接觸之間的寬度不同,而對于相同子集的晶體管,所述柵極與所述基本肖特基漏極接觸之間的寬度相同。
因此,本發(fā)明可以改善場效應(yīng)晶體管的制造效率,同時改善其功率效率。
附圖說明
通過閱讀下文中以非限制性方式給出的描述并且通過以下附圖,將會更好地理解本發(fā)明,并且其他優(yōu)點將會變得明顯,在所述附圖中:
-圖1示出了場效應(yīng)晶體管的示意圖;
-圖2示出了用于優(yōu)化場效應(yīng)元件的重要技術(shù)參數(shù);
-圖3示出了用于場效應(yīng)晶體管的制造的在漏極和源極接觸之間具有臺階過渡的樹脂的沉積的效果;
-圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的第一元件變型;
-圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的包括混合漏極接觸的晶體管的示意圖;
-圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的第二元件變型;
-圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的第三元件變型;
-圖8示出了根據(jù)本發(fā)明的第四元件變型;
-圖9示出了根據(jù)本發(fā)明的元件的示例;
-圖10詳細(xì)示出了根據(jù)圖8所示的示例而形成的柵極;
-圖11示出了集中晶體管制造方法,其可以制造不同尺寸的元件,所述元件具有可變的在柵極和混合漏極接觸之間的寬度lig-d。
具體實施方式
本發(fā)明的主題還是這樣的元件:其中,混合的漏極接觸將傳統(tǒng)的基本歐姆接觸和基本金屬-半導(dǎo)體肖特基接觸相關(guān)聯(lián)。因此,其使得可以對柵極的光刻輪廓僅必須優(yōu)化一次,并且對于給定的柵極-源極距離,可以對歐姆漏極接觸和源極接觸之間的距離的寬的范圍如此進(jìn)行。
其可以保持(甚至提高)功率效率,同時不會降低小信號增益(提高的擊穿電壓,輕微改善的串聯(lián)阻抗)。
其還可以限定精確的漏極接觸,精確的漏極接觸限制由不良光刻限定或相互擴(kuò)散而引起尖峰效應(yīng)的風(fēng)險,傳統(tǒng)的歐姆接觸尤其表現(xiàn)出接觸阻抗的局部波動的風(fēng)險并因此導(dǎo)致成絲現(xiàn)象的出現(xiàn)。
通過提供更均勻的載流子的收集,使用正向基本肖特基接觸來收集載流子還可以提高可靠性。另外,在高電壓的阻塞模式下(在低電流ldsco和ldsch以及高電壓vds下工作),混合歐姆接觸的肖特基接觸確保了改善元件的擊穿電壓的屏蔽場板的作用。
圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的元件的第一示例,其包括混合漏極接觸。在包括溝道(未示出)的可以為簡單或異質(zhì)結(jié)構(gòu)的襯底1上制造:
-歐姆源極接觸csoh;
-蘑菇形狀的柵極g;
-包括基本歐姆漏極接觸cdoh和基本肖特基漏極接觸cdsch的混合漏極接觸。
因此,根據(jù)本發(fā)明,部分地覆蓋基本歐姆漏極接觸的端部(其可能展示出不完美)的基本肖特基漏極接觸的連續(xù)性可以減輕潛在的歐姆接觸制造缺陷。歐姆接觸位于距離肖特基漏極接觸足夠遠(yuǎn)的距離處,從而可以覆蓋目標(biāo)應(yīng)用所需的不同間隔。
在柵極的制造期間,也可以制造基本肖特基漏極接觸。因此,由用于制造柵極的連續(xù)樹脂跨越的常規(guī)歐姆接觸的水平差異是恒定的。因此,確保了更好的制造效率。
另外,基本肖特基漏極接觸還增加了這樣的接觸的可能:其展示出高于肖特基二極管的拐點電壓的低阻抗(正向結(jié)對于多數(shù)載流子而言)。另外,其利用低熱預(yù)算而獲得。
肖特基二極管上的常規(guī)并聯(lián)阻抗控制從二極管向前導(dǎo)通的電流。高于電流閾值lds時,肖特基二極管向前導(dǎo)通,且漏極阻抗變得非常低。低于該閾值時,肖特基接觸受到阻塞,并且可以形成能夠限制在漏極接觸邊緣的最大場的場板(提高可靠性)。當(dāng)獲得以下等式時,達(dá)到肖特基二極管的導(dǎo)通閾值:
(rco+rsh')*lds_co=vschottky_threshold.
圖5示出了通過將常規(guī)歐姆接觸和肖特基接觸結(jié)合而得到的歐姆漏極接觸的示意圖。電流lds_co(實線)對應(yīng)于常規(guī)通過歐姆接觸的電流。
電流lds_sch(虛線)表示穿過肖特基接觸的電流。
通過作用于接觸的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)(跨越的半導(dǎo)體棒的長度、歐姆接觸的寬度)或半導(dǎo)體的電導(dǎo)率,或者通過對于該場板使用展示出低勢壘的肖特基結(jié),來獲得對與傳統(tǒng)歐姆接觸相關(guān)的阻抗的控制。
由于肖特基接觸的尺寸限定通常在表面的平面中和在材料內(nèi)的豎直方向兩者都較好,所以可以根據(jù)所接觸的半導(dǎo)體來提高擊穿電壓。
圖6示意性地示出了包括混合漏極接觸和混合源極接觸的根據(jù)本發(fā)明的元件的第二示例。
對于一些應(yīng)用,實際上可以對于源極制造相同的混合接觸(肖特基接觸也設(shè)置為接近柵極而常規(guī)歐姆接觸在遠(yuǎn)處)。該對稱結(jié)構(gòu)允許對稱操作。但是,其獲得伴隨著源極阻抗的增加。
在可以為簡單或具有異質(zhì)結(jié)構(gòu)的包括溝道(未示出)的襯底1上制造:
-包括基本歐姆源極接觸csoh和基本肖特基源極接觸cssch的混合源極接觸;
-蘑菇形狀的柵極g;
-包括基本歐姆漏極接觸cdoh和基本肖特基漏極接觸cdsch的混合漏極接觸。
圖7示意性地示出了包括混合漏極接觸的根據(jù)本發(fā)明的元件的第三示例。在可以為簡單或具有異質(zhì)結(jié)構(gòu)的包括溝道(未示出)的襯底1上制造:
-歐姆源極接觸csoh;
-蘑菇形狀的柵極g;
-包括基本歐姆漏極接觸cdoh和基本肖特基漏極接觸cdsch的混合漏極接觸。
混合漏極接觸與旨在避免電場尖峰的場板相關(guān)聯(lián)??梢员粠У皆礃O或柵極的電位的場板pch由介電層2上方并且圍繞所述柵極g的導(dǎo)電層實現(xiàn)。
該場板可以與基本肖特基漏極接觸cdsch利用相同金屬制造,或者可以不與基本肖特基漏極接觸cdsch利用相同的金屬制造。
圖8示意性地示出了包括混合漏極接觸的根據(jù)本發(fā)明的元件的第四示例。在可以為簡單或異質(zhì)結(jié)構(gòu)的包括溝道(未示出)的襯底1上制造:
-歐姆源極接觸csoh;
-蘑菇形狀的柵極g;
-包括基本歐姆漏極接觸cdoh和基本肖特基漏極接觸cdsch的混合漏極接觸。
混合漏極接觸與可以被帶到源極或柵極的電位的場板pch相關(guān)聯(lián),所述場板pch由介電層2上方并且圍繞所述柵極g的導(dǎo)電層實現(xiàn)。
該場板可以與基本肖特基漏極接觸cdsch利用相同金屬制造,或者可以不與基本肖特基漏極接觸cdsch利用相同的金屬制造。
面對柵極的肖特基漏極接觸的端部包括電介質(zhì)上的突起,從而可以放大漏極的場板效應(yīng)。
所進(jìn)行的物理仿真表明,通過降低漏極阻抗的動態(tài)模式阻抗,對于rf頻率應(yīng)用,本發(fā)明可以(在高于大概10ghz)獲得保持的甚至提高的性能水平(初步仿真指明電效率和發(fā)射功率pout的改善:在20ghz的+2%的增加的功率效率(rpa=[pout-pin]/pdc,其中pin是元件上的入射rf功率,pdc是元件消耗的電功率),以及在10ghz的相比于常規(guī)元件的+6%的功率)。應(yīng)該注意的是,模型并沒有考慮到這樣的改進(jìn):通過結(jié)合在漏極接觸中的場板的存在,可以預(yù)期擊穿電壓的改進(jìn)。
在簡單的變型中,肖特基漏極接觸的制造不需要制造任何額外的光刻水平??梢栽谥圃鞏艠O之后,在該方法的其它步驟中形成這些接觸(例如,在場板類型的水平)。
根據(jù)本發(fā)明制造hemt場效應(yīng)晶體管的示例
圖9示出了可以構(gòu)造場效應(yīng)晶體管異質(zhì)結(jié)構(gòu)的堆疊的制造。
在同質(zhì)或不同質(zhì)(sic,si,藍(lán)寶石,gan或復(fù)合)的結(jié)晶襯底100上,通過以下疊層而制造以下異質(zhì)結(jié)構(gòu):
-成核層101,其使得襯底上的生長可以是異質(zhì)(sic,si或藍(lán)寶石)的;
-層或成組的層102,其使得可以控制機(jī)械應(yīng)力;
-摻雜或不摻雜的gan或gan化合物的緩沖層103,其使得可以限制存在于層104中的自由載流子;
-gan的半導(dǎo)體溝道層104(根據(jù)應(yīng)用,其可以具有40nm至250nm的厚度);
-al25%ga75%n(其可以具有25nm的厚度)或inxal1-xn的阻擋層105;
-摻雜或不摻雜的gan(其可以具有2nm的厚度)或另一種電介質(zhì)的封裝層106。
然后,通過ti/al/ni/au的沉積和快速熱退火操作經(jīng)由擴(kuò)散而以已知的方式制造歐姆源極接觸csoh和基本歐姆漏極接觸cdoh。
也制造了柵極g。為此,圖10示出了柵極的不同構(gòu)成的金屬層(例如ni/pt/au,在通過例如樹脂的連續(xù)沉積而預(yù)先制造的中心腔體中),以獲得復(fù)合形式。
基本肖特基漏極接觸cdsch也采用金屬結(jié)構(gòu)(未示出)制造。
沒有示出頂部鈍化層。與gan自由表面接觸的第一層可以是大約一百納米厚的氮化硅。
不同元件的尺寸可以如下:
-柵極寬度lg通??梢詾?.15μm,但可以在0.05μm和幾微米之間變化;
-根據(jù)rf頻率增益的截止頻率和目標(biāo)擊穿電壓,漏極接觸和柵極之間的寬度ldg可以在0.5μm和幾十微米之間;
-柵極和源極接觸之間的寬度lgs通常比寬度ldg短,但是也可以從0.5μm延伸到幾微米;
-柵極高度hg通??梢詾閺?.25μm增加至高至2μm以及超過2μm;
-柵極的總高度通??梢允?.4μm,但是也可以優(yōu)化為從0.1μm到幾微米。
根據(jù)在rf頻率和電流方面的目標(biāo)性能水平,可以調(diào)整柵極的形式。通常而言,該形式可以是如先前針對短于0.5μm的柵極所示的蘑菇體,除此之外,該形式不是必需的。對于非常短的柵極,也可以設(shè)想矩形形式,但是這會面臨增加?xùn)艠O的串聯(lián)阻抗的風(fēng)險。
源極接觸厚度e_s和漏極接觸厚度e_d通??梢詾?.2μm,該值相對自由。
根據(jù)本發(fā)明,有利的是,通過避免差異化的用于制造歐姆接觸(制造過程最復(fù)雜的接觸)的困難步驟,可以集中制造具有不同特性的元件。
圖11示出了根據(jù)本發(fā)明的用于在襯底的表面上制造成組的元件的這種集中的方法。有利地,可以一致地執(zhí)行所有歐姆接觸的復(fù)雜制造的步驟。
制造肖特基漏極接觸的步驟在第二階段中進(jìn)行,并且使得可以制造表現(xiàn)出不同性能水平和特性的元件之間所尋求的區(qū)別,并且通過獲得柵極和基本肖特基漏極接觸(cdsch)之間的可變距離來執(zhí)行。由此獲得晶體管的子集sti、sti+1,包括:
-柵極和混合漏極接觸之間的寬度lig-d,其可以從一個子集到另一個子集是變化的,即,lig-d≠li+1g-d;
-柵極和基本歐姆漏極接觸之間的寬度,其從一個子集到另一個子集是相等的,即:lig-cdoh=li+1g-cdoh。
因此,本發(fā)明使得可以對柵極的光刻輪廓僅必須優(yōu)化一次,并且對于給定的柵極-源極距離,可以對歐姆漏極接觸和源極接觸之間的距離的寬的范圍進(jìn)行。