本實(shí)用新型涉及常關(guān)斷型高電子遷移率晶體管(HEMT),其包括溝槽,該溝槽包括柵極區(qū)并形成至少一個臺階。
背景技術(shù):
如所知道的,HEMT晶體管(還稱為“異質(zhì)結(jié)場效應(yīng)晶體管”(HFET))遭遇寬擴(kuò)散,因?yàn)樗鼈兊奶卣髟谟诳赡芤愿哳l工作以及由于它們的高擊穿電壓。
例如,已知包括AlGaN/GaN異質(zhì)結(jié)的HEMT晶體管,然而,HEMT晶體管是常導(dǎo)通型器件,即,使得在各柵極端子上不存在電壓時,在任意情況下都會出現(xiàn)電流通路;等同地,據(jù)說這些晶體管以耗盡模式工作。因?yàn)橥ǔ?yōu)選的是提供常關(guān)斷型(等同地,以增強(qiáng)模式工作),所以已經(jīng)提出大量變體,諸如例如US 8587031中描述的晶體管。
詳細(xì)地,US 8587031描述了一種晶體管,其包括彼此接觸布置的一層氮化鋁鎵(AlGaN)和一層氮化鎵(GaN)的異質(zhì)結(jié)。進(jìn)一步地,晶體管具有第一柵極區(qū),其布置于在AlGaN層中延伸的凹部中,并且使得能夠調(diào)制常關(guān)斷型溝道。
現(xiàn)在,由此存在以增強(qiáng)模式工作的可用HEMT晶體管。然而,這些方案在任何情況下都會受到所謂漏致勢壘降低(DIBL)現(xiàn)象(還稱為“早期擊穿現(xiàn)象”)影響。
與擊穿不同,DIBL現(xiàn)象發(fā)生在低漏-源極電壓(通常,在包括在10V與30V之間的電壓),并且在柵極與源極之間存在零電壓時,引起漏極與源極之間循環(huán)的電流突然增加。更詳細(xì)地,將存在于i)柵極與源極之間的電壓和ii)漏極與源極之間的電壓分別表示為電壓Vgs和Vds,并且將Vgs=0時在漏極與源極之間循環(huán)的電流表示為泄漏電流,當(dāng)Vds<Vdibl(其中,Vdibl是DIBL現(xiàn)象發(fā)生的電壓)時,泄漏電流密度通常是每毫米納安級。反而,如果Vgs=0并且Vds超過Vdibl,則泄漏電流密度可以甚至是每毫米微安級。因?yàn)镈IBL現(xiàn)象造成晶體管的過早導(dǎo)通,所以感覺需要防止該現(xiàn)象的發(fā)作,或在任何情況下,降低其影響。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
本實(shí)用新型的目的由此是提供將至少部分地克服已知技術(shù)的缺點(diǎn)的HEMT晶體管。
根據(jù)本實(shí)用新型,提供了一種常關(guān)斷型HEMT晶體管,包括:
-半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié),其至少包括一個第一層和一個第二層,第二層布置在第一層的頂部上;
-溝槽,其延伸穿過第二層和第一層的一部分;
-導(dǎo)電材料的柵極區(qū),其在溝槽中延伸;以及
-介電區(qū),其在溝槽中延伸,涂覆柵極區(qū),并且接觸半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié);
其中,溝槽的一部分被橫向結(jié)構(gòu)橫向定界,橫向結(jié)構(gòu)形成至少一個第一臺階;并且其中,半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)形成第一臺階的第一邊緣(E1)和第二邊緣(E2),第一邊緣由第一層形成。
在一些實(shí)施例中,HEMT晶體管還包括第一電極區(qū)域和第二電極區(qū)域,溝槽布置在第一電極區(qū)域和第二電極區(qū)域之間;并且其中,橫向結(jié)構(gòu)由布置在溝槽與第一電極區(qū)域和第二電極區(qū)域中的一個之間的半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)的一部分形成。
在一些實(shí)施例中,橫向結(jié)構(gòu)具有樓梯形狀。
在一些實(shí)施例中,橫向結(jié)構(gòu)還形成至少一個第二臺階,至少一個第二臺階形成第三邊緣和第四邊緣,第三邊緣由半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)形成,第四邊緣在第三邊緣之上。
在一些實(shí)施例中,第四邊緣也由半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)形成。
在一些實(shí)施例中,柵極區(qū)包括相應(yīng)第一部分,其布置在溝槽中,并且在其第一側(cè)上由形成柵極區(qū)的至少一個臺階的表面定界,柵極區(qū)的臺階被半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)圍繞并與半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)物理分開。
在一些實(shí)施例中,柵極區(qū)還包括相應(yīng)第二部分,第二部分在第一部分上延伸并且從溝槽橫向突出。
在一些實(shí)施例中,溝槽在底部被由第一層形成的底壁定界,底壁形成橫向結(jié)構(gòu)的第一邊緣;并且其中,介電區(qū)涂覆底壁和橫向結(jié)構(gòu)。
在一些實(shí)施例中,第一層和第二層是兩種材料的,使得在使用時二維電子氣在第一層中生成。
在一些實(shí)施例中,第一層和第二層分別由氮化鎵和氮化鋁鎵形成。
根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例,柵極區(qū)與漏極金屬化之間存在的電場沿著橫向結(jié)構(gòu)更均勻地分布,因?yàn)槲挥谶吘壧幍膶?yīng)峰減小了它們自身的幅度。這樣,防止HEMT晶體管在晶體管經(jīng)受高漏極電壓的關(guān)斷步驟期間任何的劣化。
附圖說明
為了更好地理解本實(shí)用新型,現(xiàn)在僅以非限制性示例的方式并且參照附圖描述其優(yōu)選的實(shí)施方式,附圖中:
-圖1是本HEMT晶體管的一部分的截面(未按比例)的示意性圖示;
-圖2是圖1中所示的HEMT晶體管的溝槽的示意性立體圖(未按比例);
-圖3是圖1中所示的HEMT晶體管的一部分的截面(未按比例)的示意性圖示;
-圖4示出了分別是已知類型的HEMT晶體管和本HEMT晶體管的泄漏電流作為漏-源極電壓的函數(shù)的圖的兩個示例;
-圖5示出了分別是已知類型的HEMT晶體管和本HEMT晶體管的電場與漏極電壓的圖的兩個示例;
-圖6-圖8和圖15是本HEMT晶體管的其他實(shí)施方式的示意性截面圖(未按比例);
-圖9至圖14是圖1中圖示的HEMT晶體管在制造方法的連續(xù)步驟期間的示意性截面圖(未按比例)。
具體實(shí)施方式
圖1示出了由1指定的本HEMT晶體管的第一實(shí)施方式。
詳細(xì)地,HEMT晶體管1包括半導(dǎo)體本體2,其轉(zhuǎn)而包括第一層4和第二層6,下文中分別稱為底層4和頂層6。
底層4是第一半導(dǎo)體材料的,諸如例如周期表的III族和V族元素的第一半導(dǎo)體合金;僅以示例的方式,下文中假定底層4是氮化鎵(GaN)的。
頂層6在底層4之上,與其直接接觸,并且是第二半導(dǎo)體材料的,諸如例如周期表的III-V族元素的第二半導(dǎo)體合金,該第二半導(dǎo)體合金與第一半導(dǎo)體合金不同。僅以示例的方式,下文中假定頂層6是氮化鋁鎵(AlGaN)的。
底層4和頂層6例如是N型的。而且,底層4具有例如20nm與7μm之間的厚度,而頂層5具有例如在5nm與400nm之間的厚度。
雖然未示出,但半導(dǎo)體本體2還包括由例如硅制成的基板,該基板上面形成底層4。因?yàn)樵摶迮c本實(shí)用新型的目的無關(guān),所以在本說明書中不做任何進(jìn)一步的提及。
HEMT晶體管1還包括鈍化區(qū)8,其在頂層6上并與其直接接觸,并且由例如氮化硅制成。例如,鈍化區(qū)8具有100nm的厚度。鈍化區(qū)8形成HEMT晶體管1的第一表面Sa。
HEMT晶體管1還包括柵極區(qū)10,其在溝槽15內(nèi)延伸并且是導(dǎo)電材料的;例如,柵極區(qū)10可以由一個或更多個金屬層制成,例如由鋁、鎳或鎢制成。
詳細(xì)地,溝槽15從第一表面Sa開始延伸穿過鈍化區(qū)8,以及穿過頂層6。而且,溝槽15穿過與頂層6接觸布置的底層4的頂部。
更詳細(xì)地,溝槽15被相互平行并垂直于第一表面Sa的第一側(cè)壁Pl1、第二側(cè)壁Pl2、第三側(cè)壁Pl3、和第四側(cè)壁Pl4定界。進(jìn)一步地,溝槽15被彼此平行并與第一表面Sa平行的第一底壁Pb1、第二底壁Pb2和第三底壁Pb3定界。
具體地,第一底壁Pb1在底層4中延伸到第一深度(例如相對于第一表面Sa測量得的)。而且,第二底壁Pb2和第三底壁Pb3在底層4中延伸至小于上述第一深度的相同深度。而且,第一側(cè)壁Pl1連接第一和第二底壁Pb1、Pb2;第三側(cè)壁Pl3轉(zhuǎn)而連接第一和第三底壁Pb1、Pb3。而且,第二側(cè)壁Pl2將第二底壁Pb2連接到第一表面Sa;第四側(cè)壁Pl4將第三底壁Pb3連接到第一表面Sa。
實(shí)際上,如圖2中更詳細(xì)地示出,第一底壁Pb1和第一側(cè)壁Pl1形成第一邊緣E1;進(jìn)一步地,第一側(cè)壁Pl1和第二底壁Pb2形成第二邊緣E2,第二邊緣E2與第一邊緣E1平行,并與其共面。另外,第二底壁Pb2和第二側(cè)壁Pl2形成第三邊緣E3,第三邊緣E3與第二邊緣E2平行,并與其共面。轉(zhuǎn)而,第二側(cè)壁Pl2與第一表面Sa形成第四邊緣E4(圖2中未示出)。
另外,第一底壁Pb1和第三側(cè)壁Pl3形成第五邊緣E5;進(jìn)一步地,第三側(cè)壁Pl3和第三底壁Pb3形成第六邊緣E6,第六邊緣E6與第五邊緣E5平行,并與其共面。另外,第三底壁Pb3和第四側(cè)壁Pl4形成第七邊緣E7,第七邊緣E7與第六邊緣E6平行,并與其共面。轉(zhuǎn)而,第四側(cè)壁Pl4與第一表面Sa形成第八邊緣E8。
甚至更詳細(xì)地,第一和第三側(cè)壁Pl1、Pl3彼此分開等于L1(沿垂直于第一和第三側(cè)壁Pl1、Pl3的方向測量得的)的距離,該距離由此表示第一底壁Pb1的寬度。第二和第三底壁Pb2、Pb3的寬度反而分別由L2和L3指定。另外,第一和第三側(cè)壁Pl1、Pl3具有沿垂直于第一底壁Pl1的方向測量得的、等于H1的高度。而且,如圖1所示,第二和第四側(cè)壁Pl2、Pl4中的每一個具有相應(yīng)底部,其分別從第三和第七邊緣E3、E7開始延伸,直到其接觸頂層6為止,該部分具有高度H2。
實(shí)際上,溝槽15形成彼此連通并具有相同長度的第一腔22和第二腔24。第一腔22到第一表面Sa上,在第二腔24上并具有等于L1+L2+L3的寬度;第二腔24具有等于L1的寬度。僅以示例的方式,各個寬度L1、L2和L3可以包括在0.1μm與10μm之間;進(jìn)一步地,高度H1可以例如包括在1nm與500nm之間,而高度H2可以例如包括在0與500nm之間。
換言之,第一側(cè)壁Pl1和第二底壁Pb2形成橫向定界溝槽15并從第一底面Pb1的一側(cè)延伸的橫向結(jié)構(gòu)LS的第一臺階,即,第一肩狀物。具體地,將半導(dǎo)體本體2和鈍化區(qū)8的整體表示為主體,橫向結(jié)構(gòu)LS由主體形成。而且,第二底壁Pb2、第二側(cè)壁Pl2和第一表面Sa形成上述橫向結(jié)構(gòu)LS的一種第二臺階。第一和第二臺階以橫向結(jié)構(gòu)LS呈現(xiàn)階梯式輪廓這樣的方式連續(xù)布置。
HEMT晶體管1還包括介電區(qū)18,其由例如氮化鋁(AlN)、或氮化硅(SiN)或氧化硅(SiO2)形成,并且涂覆第一表面Sa。而且,介電區(qū)18在內(nèi)部涂覆溝槽15,即,尤其涂覆第一、第二和第三底壁Pb1、Pb2、Pb3,以及第一、第二、第三和第四側(cè)壁Pl1、Pl2、Pl3和Pl4。在這一點(diǎn)上,如之前提到的,第一、第二和第三底壁Pb1、Pb2、Pb3由底層4形成,第一和第三側(cè)壁Pl1、Pl3同樣,同時第二和第四側(cè)壁Pl2、Pl4中的每一個由底層4、頂層6和鈍化區(qū)8形成。
更詳細(xì)地,柵極區(qū)10包括布置在第二腔24內(nèi)的底部11a和在底部11a上并與其直接接觸的、布置在第一腔22內(nèi)的中央部11b。介電區(qū)18圍繞柵極區(qū)10的底部11a和中央部11b,它們由此比介電區(qū)18更靠內(nèi)地布置在溝槽15中,并且被介電區(qū)18涂覆。具體地,介電區(qū)18使柵極區(qū)10的底部11a和中央部11b與半導(dǎo)體本體2絕緣,以及與鈍化區(qū)8絕緣。
甚至更詳細(xì)地,柵極區(qū)10的底部11a和中央部11b這兩者都是平行四邊形形狀,并且分別具有寬度D1和寬度D2,其中D1<L1并且D2>L1。而且,不失一般性,底部11a延伸到(從第一表面Sa開始測量得的)深度W11a,深度W11a大于頂層6延伸到的最大深度(由W6指定);中央部11b反而延伸到深度W11b<W11a。不失一般性,在圖1所示的實(shí)施方式中,我們有W6<W11b。
換言之,如圖3中更詳細(xì)地示出的,柵極區(qū)10在底部被第一水平壁O1、第二水平壁O2和第三水平壁O3定界,并且被第一垂直壁V1和第二垂直壁V2定界。具體地,第一水平壁O1在底部定界柵極區(qū)10的底部11a,其被第一和第二垂直壁V1、V2橫向定界。柵極區(qū)10的中央部11b在底部(部分地)被第二和第三水平壁O2、O3定界。第一垂直壁V1連接第一和第二水平壁O1、O2,并與其形成柵極區(qū)10的對應(yīng)臺階。同樣地,第二垂直壁V2連接第一和第二水平壁O2、O3,并與其形成柵極區(qū)10的對應(yīng)臺階。而且,第一水平壁O1和第一垂直壁V1形成與溝槽15的第一邊緣E1平行的、柵極區(qū)10的第一邊緣G1,同時第一垂直壁V1和第二水平壁O2形成與溝槽15的第二邊緣E2平行的、柵極區(qū)10的第二邊緣G2。
如圖3再次示出,柵極區(qū)10還包括頂部11c,該頂部11c在中央部11b上延伸,并與其直接接觸。而且,柵極區(qū)10的中央部11b被第三垂直壁V3和第四垂直壁V4橫向定界,它們彼此平行并且分別面對溝槽15的第二和第四側(cè)壁Pl2、Pl4。第三垂直壁V3與柵極區(qū)10的第二水平壁O2和頂部11c分別形成柵極區(qū)10的第三邊緣G3和第四邊緣G4。
實(shí)際上,大致上,介電區(qū)18在溝槽15內(nèi)具有大致恒定的厚度;即,其形成涂覆溝槽15的壁的一種保形層;因此,溝槽15內(nèi)含有的柵極區(qū)10的該部分被遵從溝槽15的輪廓(由此,橫向結(jié)構(gòu)LS的輪廓)的表面定界。因此,對應(yīng)于溝槽15的各邊緣/臺階是溝槽15內(nèi)含有的柵極區(qū)10的該部分的邊緣/臺階。
再次參照圖1,介電區(qū)18的在第一表面Sa上延伸的部分在頂部被與第一表面Sa大致平行的第二表面Sb定界。而且,柵極區(qū)10的頂部11c具有大于L1+L2+L3的寬度,并且相對于第二側(cè)壁Pl2且相對于第四側(cè)壁Pl4這兩者橫向突出。不失一般性,在圖1所示的實(shí)施方式中,柵極區(qū)10的頂部11c從第二側(cè)壁Pl2橫向突出,突出的程度大于頂部11c從第四側(cè)壁Pl4突出的程度。
HEMT晶體管1還包括布置在溝槽15的相對側(cè)上和柵極區(qū)10的頂部11c的相對側(cè)上的源極金屬化26和漏極金屬化28。源極金屬化26和漏極金屬化28中的每一個橫穿布置在前表面Sa的頂部上的介電區(qū)18的部分和鈍化區(qū)8下面的部分,直到其接觸頂層6為止。以本身已知的方式,源極金屬化26和漏極金屬化28中的每一個可以由例如對應(yīng)的多個金屬層(例如,鈦、鋁和鎢)形成;進(jìn)一步地,源極金屬化26和漏極金屬化28中的每一個的頂部延伸直至大于第二表面Sb的高度的高度。
更詳細(xì)地,溝槽15的第二和第四側(cè)壁Pl2、Pl4分別面對漏極金屬化28和源極金屬化26。
使用時,柵極區(qū)10、介電區(qū)18和底層4形成MOSFET,其溝道在第一底壁Pb1下面的底層4中延伸。該常關(guān)斷型溝道可以通過向柵極區(qū)10施加電壓而被調(diào)制。
以本身已知的方式,在底層4與頂層6之間的界面下面,由此,在底層4中,形成所謂的“二維電子氣”(2DEG),其代表HEMT晶體管1的溝道(常導(dǎo)通型)。而且,由于在柵極區(qū)10的頂部11c中存在突起,該溝道被柵極區(qū)10上存在的電壓調(diào)制,該突起相對于下面的中央部11b朝向漏極金屬化28延伸,由此在二維電子氣的對應(yīng)部分之上。換言之,頂層6起到勢壘層的作用,而底層4起到緩沖層的作用。
由于存在上述MOSFET,HEMT晶體管1由此整體具有常關(guān)斷型溝道。而且,可以示出的是,HEMT1晶體管1展示出圖4所圖示的類型的泄漏電流,其中還呈現(xiàn)了已知類型的HEMT晶體管的泄漏電流的示例。
實(shí)際上,HEMT晶體管1不受DIBL現(xiàn)象影響。這是因?yàn)檫@樣的事實(shí):由于存在溝槽15的上述第一臺階,上述第一邊緣E1處的電場呈現(xiàn)圖案,該圖案作為圖5中所示的類型的漏極電壓的函數(shù)(假設(shè)零柵極和源極電壓),圖5還表示了已知類型的HEMT晶體管中出現(xiàn)的電場的對應(yīng)圖的示例,其中柵極區(qū)形成在傳統(tǒng)形狀的凹部中,在該凹部的底邊緣處。事實(shí)上,橫向結(jié)構(gòu)的上述第一臺階的存在暗示了在半導(dǎo)體2中存在第三邊緣E3;因此,電場大致在第一與第三邊緣E1、E3之間共享。
還可能的是圖1中所示的類型的實(shí)施方式,但溝槽15延伸至與之前已經(jīng)描述的不同的深度。例如,如圖6所示,溝槽15的第一底壁Pb1可以位于底層4與頂層6之間的界面的平面中。在這種情況下,柵極區(qū)10完全在底層4的頂部上。因此,溝槽15的第二邊緣E2和溝槽15的上述第一臺階由頂層6形成。反而,第一邊緣E1仍然與底層4接觸,由此確保電場的上述減小。
根據(jù)不同的實(shí)施方式,如圖7所示,HEMT晶體管1與圖1所示的晶體管類型相同,除了溝槽15的第二邊緣E2由頂層6形成的事實(shí)之外。不失一般性,假設(shè)鈍化區(qū)8延伸至深度W8,我們有W11b>W8(即使我們有W11b=W8的變體在任意情況下都可能)。
通常,圖6和圖7中所示的實(shí)施方式的特征在于源極金屬化26與漏極金屬化28之間的低電阻,因?yàn)樵谶@兩者情況下,MOSFET的溝道的一部分形成在頂層6中;二維電子氣的后續(xù)更大擴(kuò)展由此引起所謂RON的減小。
反而,圖8示出了橫向結(jié)構(gòu)LS包括多于兩個臺階的其他實(shí)施方式。例如,不失一般性,在圖8所示的實(shí)施方式中,除了上述第一和第二臺階(其上邊緣E2、E4示出在圖8中)之外,橫向結(jié)構(gòu)LS形成其他三個臺階,它們的上邊緣分別由Ex1、Ex2和Ex3指定。僅以示例的方式,邊緣Ex1、Ex2和Ex3由頂層6形成。柵極區(qū)10的中央部11由此形成另外三個對應(yīng)的附加臺階,其上邊緣分別由Gx1、Gx2和Gx3指定;不失一般性,在圖8中,邊緣Gx3被布置為與底層4與頂層6之間的界面共面。
可以示出的是,隨著橫向結(jié)構(gòu)LS的臺階的數(shù)量增大,柵極區(qū)10與漏極金屬化28之間存在的電場沿著橫向結(jié)構(gòu)LS更均勻地分布,因?yàn)槲挥谶吘壧幍膶?yīng)峰減小了它們自身的幅度。這樣,防止HEMT晶體管在晶體管經(jīng)受高漏極電壓的關(guān)斷步驟期間任何的劣化。
本HEMT晶體管1可以例如,通過實(shí)施下面描述的制造方法來制造。不失一般性,且僅以非限制性示例的方式,制造方法參照圖1所示的HEMT晶體管1的制造來描述。
初始地,如圖9所示,包括半導(dǎo)體本體2和鈍化區(qū)8的主體以本身已知的方式布置。
接著,如圖10所示,以本身已知的方式,執(zhí)行光刻工藝和后續(xù)的蝕刻工藝,以便選擇性地去除鈍化區(qū)8的一部分、頂層6的下面部分和底層4的下面部分,以形成第一凹部40,其具有平行四邊形的形狀且具有大于上述深度W11b的深度。第一凹部40在底部處被由底層4形成的平面表面SR定界,并且被設(shè)計為容納柵極區(qū)10的中央部11b和涂覆其的介電區(qū)18的部分。
接著,如圖11所示,以本身已知的方式,執(zhí)行進(jìn)一步的光刻工藝和后續(xù)進(jìn)一步的蝕刻工藝,以便從平面表面SR開始選擇性地去除底層4的一部分。具體地,底層4的形成平面表面SR的中央部分的一部分被去除,所述中央部將平面表面SR的一對橫向部分分開,它們又分別形成溝槽15的第二和第三底壁Pb2、Pb3。這樣,形成第二凹部42,其在底部處被第一底壁Pb1定界,并且具有小于第一凹部40的寬度。第二凹部42還被第一和第三側(cè)壁Pl1、Pl3進(jìn)一步橫向定界,并且被設(shè)計為容納柵極區(qū)10的底部11a,并且由此延伸至大于上述深度W11a的深度。第一和第二凹部40、42形成溝槽15。
接著,如圖12所示,形成在第一表面Sa上并且在溝槽15內(nèi)的是由例如氮化鋁或氮化硅制成的介電層50。介電層50由此涂覆溝槽15的壁,并且例如通過沉積形成。
接著,如圖13所示,以本身已知方式形成源極金屬化26和漏極金屬化28。出于該目的,即使未詳細(xì)地示出,也可以執(zhí)行進(jìn)一步的光刻工藝和后續(xù)的蝕刻工藝,用于選擇性地去除介電層50的部分和鈍化區(qū)8的下面部分,以形成腔,腔被設(shè)計為分別容納源極金屬化26和漏極金屬化28,它們通過所謂的“剝離”技術(shù)后續(xù)形成在這些腔內(nèi)。根據(jù)剝離技術(shù),通過光刻,形成抗蝕劑掩膜,其僅使HEMT晶體管1的要被源極金屬化26和漏極金屬化28覆蓋的區(qū)域暴露。接著,金屬材料沉積在HEMT晶體管1上;抗蝕劑掩膜的后續(xù)去除還引起在抗蝕劑掩膜本身之上的金屬材料的去除。一旦形成源極金屬化26和漏極金屬化28,介電層50的剩余部分形成介電區(qū)18。
接著,盡管未示出,但例如在包括在500℃與900℃之間的溫度下執(zhí)行熱處理,以便形成接觸。
接著,如圖14所示,形成柵極區(qū)10,其底部和中央部11a、11b在溝槽15內(nèi)延伸。而且,柵極區(qū)10可以由對應(yīng)的剝離工藝形成,這包括形成對應(yīng)的抗蝕劑掩膜、將導(dǎo)電材料沉積在掩膜和HEMT晶體管1的沒有掩膜的部分上,后續(xù)去除抗蝕劑掩膜和布置在其頂部上的導(dǎo)電材料。
作為替代,關(guān)于圖8所示的類型的實(shí)施方式(即,橫向結(jié)構(gòu)LS形成多于兩個臺階的實(shí)施方式),它們可以例如通過執(zhí)行以下步驟(未示出)而形成:
a)選擇性地去除被底面定界的、用于去除對應(yīng)凹部的主體的頂部;
b)從上述底面開始,選擇性地去除用于形成其他凹部的、被相應(yīng)底面定界的、主體的下面部分,其他凹部的寬度小于之前凹部的寬度并且相對于之前凹部的側(cè)壁橫向交錯;以及
c)重復(fù)步驟b),直到形成期望數(shù)量的臺階為止。
在采用僅上述制造方法的情況下,溝槽15的形狀可以與圖8中所示的不同;具體地,溝槽15的面向源極金屬化26的部分可以包括數(shù)量等于橫向結(jié)構(gòu)LS的數(shù)量的臺階。
根據(jù)已經(jīng)描述和之前圖示的,本方案提供的優(yōu)點(diǎn)清楚地出現(xiàn)。
具體地,本HEMT晶體管基本上對DIBL現(xiàn)象免疫,因?yàn)樵谑褂弥校捎谥辽俚谌吘塃3存在于半導(dǎo)體2中,減小了第一邊緣E1處(與第一層4接觸)的電場。
總之,清楚的是,可以對至今已經(jīng)描述和圖示的進(jìn)行修改和變型,而不因此偏離如在所附權(quán)利要求中限定的、本實(shí)用新型的范圍。
例如,源極金屬化26和漏極金屬化28中的每一個可以部分穿透在頂層6內(nèi),以及還可能在底層4的頂部中。
底層4可以包括相應(yīng)頂部和相應(yīng)底層(未示出),它們例如摻雜有碳原子;在這種情況下,頂部被摻雜有碳原子,摻雜程度小于底部的程度,并且頂部起到所謂的溝道層的作用,而底層4的底部起到緩沖層的作用。在這種情況下,如果第二和第三底壁Pb2、Pb3由底層4形成,則它們可以無差別地由底層4的頂部或底部形成。
摻雜半導(dǎo)體本體2可以是不同于已經(jīng)描述的類型的。例如,底層4和頂層6可以是P型的。
關(guān)于溝槽15,溝槽15的布置在第一底壁Pb1與源極金屬化26之間的部分可以具有不同于已經(jīng)描述的形狀。例如,圖1所示的類型的、但不存在第三底壁Pb3的實(shí)施方式是可以的,在這種情況下第三和第四側(cè)壁Pl3、Pl4被單個側(cè)壁替換。在這一點(diǎn)上,可以注意的是,出于防止DIBL現(xiàn)象的目的,橫向定界溝槽15并且與橫向結(jié)構(gòu)LS相對的其他橫向結(jié)構(gòu)的形狀基本上不重要,因?yàn)樵礃O金屬化26與柵極區(qū)10之間的電場比柵極區(qū)10與漏極金屬化28之間存在的電場弱。
鈍化區(qū)18可以是不存在的,在這種情況下,第一表面Sa由頂層6形成。
再次,如圖15所示,在底層4與頂層6之間,可以存在間隔層200,其由例如氮化鋁制成,并且具有較小厚度,例如1nm;間隔層200的目的是提高二維電子氣的遷移率。通常地,由此,存在對應(yīng)于之前描述的實(shí)施方式、但還包括間隔層200的可能的其他實(shí)施方式。在這些其他實(shí)施方式中,橫向結(jié)構(gòu)LS的臺階和邊緣的空間分布可以在以下意義上例如對應(yīng)于之前描述的對應(yīng)實(shí)施方式:如果在之前的實(shí)施方式中,臺階的邊緣由給定層(例如,底層4或頂層6)形成,則在對應(yīng)的其他實(shí)施方式中,對應(yīng)的邊緣也由該給定層形成。
再次參照橫向結(jié)構(gòu)LS,即使之前已經(jīng)描述了正交臺階,即,通過垂直表面將成對的水平表面連接的臺階,然而,一個或更多個臺階的垂直表面可以相對于對應(yīng)的水平面橫切和/或一個或更多個臺階的水平面中的一個或兩個水平面可以被不與第一表面Sa平行的表面替換。換言之,通常,壁和垂直面可以不與第一面Sa完全正交。