專利名稱：異質(zhì)結構場效晶體管及其制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種晶體管及其制作方法，特別涉及一種在低導通電阻下，可同時維持高耐壓能力的具有異質(zhì)結構場效晶體管及其制作方法。
背景技術：
高電子遷移率晶體管(HighElectron Mobility Transistor ；HEMT)是一種異質(zhì)結構場效晶體管(Heterostructure Field Effect Transistor ;HFET)，可應用于功率放大器、微波及毫米波等電子組件，對于通訊電子組件市場扮演重要角色。圖IA即為傳統(tǒng)高電子遷移率晶體管組件結構剖面圖，其包含一半絕緣基板101、 一通道層102、一間格層103、一 δ摻雜層104、一蕭基(Schottky)層105、一第一蝕刻終止層106以及一第一 η型摻雜覆蓋層107 ；其中該通道層102形成于該半絕緣基板101上； 該間格層103形成于該通道層102上；該δ摻雜層104形成于該間格層103上；該蕭基層 105通常由中等能隙半導體材料所制成，并形成于該δ摻雜層104上；該第一蝕刻終止層 106形成于該蕭基層105上；而該第一 η型摻雜覆蓋層107則形成于該第一蝕刻終止層106 上。該第一蝕刻終止層106的目的在于制作閘極凹槽，使閘極(gate)電極108可以直接與該蕭基層105形成蕭基接觸。由于一般蕭基層105材料與第一 η型摻雜覆蓋層107材料之間，不容易利用干式蝕刻或濕式蝕刻達成選擇性蝕刻，因此特別成長一第一蝕刻終止層106 于蕭基層105與第一 η型摻雜覆蓋層107之間。也因此該第一蝕刻終止層106材料與該蕭基層105材料必須有高度的選擇性蝕刻率。最后，于該第一 η型摻雜覆蓋層107鍍上金屬形成歐姆接觸，作為組件的源極(source)電極109與汲極(drain)電極110。為了提高組件特性，尤其是提高閘極與汲極間的崩潰電壓，常會使用雙閘極凹槽結構，如圖IB所示。此雙閘極凹槽結構是由一較寬的閘極凹槽座落于另一較窄的閘極凹槽之上所構成。為了制作雙閘極凹槽結構，必須在第一蝕刻終止層106與蕭基層105之間插入另一第二蝕刻終止層 106a且于其上插入另一第二 η型摻雜覆蓋層107a。此結構在過去已廣為使用，其優(yōu)點在于使用中等能隙半導體材料作為蕭基層可以具有較佳的蕭基接觸特性。然而，此該結構的缺點在于組件導通時電阻1^過大，主因是由于該中等能隙半導體材料的蕭基層105與該第一 η型摻雜覆蓋層107之間的能隙差異過大所造成。為了解決此缺點，在過去亦發(fā)展出另一改良型高電子遷移率晶體管組件結構，其剖面圖如圖2Α所示。此改良型高電子遷移率晶體管組件結構與圖IA的傳統(tǒng)高電子遷移率晶體管組件結構的主要差異在于蕭基層205與第一蝕刻終止層206之間插入另一穿隧層 (tunneling layer) 211，如圖2A所示。若為雙閘極凹槽結構，該穿隧層211則插入于另一第二蝕刻終止層206a與該蕭基層205之間，如圖2B所示。該穿隧層211由低能隙半導體材料所構成，因此可以降低源極209或汲極210與通道層202之間的接觸電阻，因此可以降低組件的導通電阻R。n。然而，在這樣的組件結構中，閘極電極208必須直接接觸于該穿隧層211上。由于該穿隧層211乃由低能隙半導體材料所構成，將使蕭基接觸的崩潰電壓降低，因此大幅限縮組件的應用范圍。此外，由于低能隙半導體材料的表面態(tài)較不穩(wěn)定，易造成閘極電極制程的不穩(wěn)定，因而降低組件可靠度。有鑒于此，為改善上述之缺點，本發(fā)明的發(fā)明人提出一種異質(zhì)結構場效晶體管及其制作方法。此晶體管的結構與方法不但可以降低組件的導通電阻，亦可保持蕭基接觸的高崩潰電壓，同時又可維持組件制程的穩(wěn)定性及可靠度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種具有改良結構的異質(zhì)結構場效晶體管，其中蕭基層上進一步覆蓋一高能隙半導體材料的蕭基覆蓋層，以及一低能隙半導體材料的穿隧層，藉以降低導通電阻，同時亦可維持蕭基接觸的高崩潰電壓，并具有良好制程穩(wěn)定性及組件可靠度等優(yōu)點。本發(fā)明的另一目的在于提供一種具有改良結構的異質(zhì)結構場效晶體管的制作方法，采用多重選擇性蝕刻方式，藉以使制程具彈性且可重復施行。為達上述目的，本發(fā)明一種異質(zhì)結構場效晶體管，由下而上依序包括一基板、一通道層、一間格層、一 δ摻雜層、一蕭基層、一高能隙蕭基覆蓋層、一穿隧層、一第一蝕刻終止層、一第一 η型摻雜覆蓋層、一源極電極、一汲極電極及一間極電極；其中該蕭基層系由中等能隙的半導體材料所構成；該高能隙蕭基覆蓋層由高能隙半導體材料所構成；該穿隧層由低能隙半導體材料所構成；該源極電極與該汲極電極直接與該第一 η型摻雜覆蓋層形成歐姆接觸，而該閘極電極則透過多重選擇性蝕刻制程制作出閘極凹槽后，于凹槽中直接接觸于該高能隙蕭基覆蓋層，形成蕭基接觸。本發(fā)明亦提供另一具有雙閘極凹槽的異質(zhì)結構場效晶體管，由下而上依序包括有一基板、一通道層、一間格層、一 δ摻雜層、一蕭基層、一高能隙蕭基覆蓋層、一穿隧層、一第二蝕刻終止層、一第二 η型摻雜覆蓋層、一第一蝕刻終止層、一第一 η型摻雜覆蓋層、一源極電極、一汲極電極及一閘極電極；其中該蕭基層由中等能隙的半導體材料所構成；該高能隙蕭基覆蓋層由高能隙半導體材料所構成；該穿隧層由低能隙半導體材料所構成；該源極電極與該汲極電極系直接與該第一 η型摻雜的覆蓋層形成歐姆接觸，而該間極電極則透過多重選擇性蝕刻制程，制作出第一間極凹槽及第二間極凹槽，且于第二間極凹槽直接接觸于該高能隙蕭基覆蓋層，形成蕭基接觸。優(yōu)選地，所述構成該蕭基層的中等能隙半導體材料為砷化鋁鎵(AlxGiVxAs),且該砷化鋁鎵中優(yōu)選鋁含量X介于0. 15至0. 3之間。優(yōu)選地，所述構成該高能隙蕭基覆蓋層的高能隙半導體材料較佳為砷化鋁鎵 (AlxGa1^xAs)，而該砷化鋁鎵中優(yōu)選鋁含量χ介于0. 3至1. 0之間；且該高能隙蕭基覆蓋層的較佳厚度介于1至15nm之間。優(yōu)選地，所述構成該穿隧層的低能隙半導體材料為砷化鎵或砷化銦鎵，且優(yōu)選其厚度介于ι至IOnm之間。優(yōu)選地，所述構成該第一及第二蝕刻終止層的半導體材料可為砷化鋁(AlAs)。優(yōu)選地，所述構成該第一及第二蝕刻終止層的半導體材料亦可為磷化銦鎵 (InGaP)。優(yōu)選地，前述構成該第一及第二 η型摻雜覆蓋層的材料為砷化鎵。此外，本發(fā)明亦提供一種異質(zhì)結構場效晶體管的制作方法，其為多重選擇性蝕刻制程，使間極電極直接接觸于該高能隙蕭基覆蓋層上形成蕭基接觸，包括以下步驟于一半絕緣基板上，依序形成一通道層、一間格層、一 δ摻雜層、一蕭基層、一高能隙蕭基覆蓋層、一穿隧層、一第一蝕刻終止層以及一第二 η型摻雜覆蓋層；對該第一 η型摻雜覆蓋層進行蝕刻，以形成第一凹槽；對該第一蝕刻終止層進行蝕刻，以形成第二凹槽，且該第二凹槽位于第一凹槽的正下方；對該穿隧層進行蝕刻，以形成第三凹槽，且該第三凹槽位于第二凹槽的正下方；藉此，前述第一、第二與第三凹槽形成一閘極凹槽，可供容納一閘極電極，并使其與高能隙蕭基覆蓋層接觸形成蕭基接觸。本發(fā)明亦提供另一種適用于雙閘極凹槽異質(zhì)結構場效晶體管的制作方法，其為多重選擇性蝕刻制程，使間極電極直接接觸于該高能隙蕭基覆蓋層上形成蕭基接觸，包括以下步驟于一半絕緣基板上，依序形成一通道層、一間格層、一 δ摻雜層、一蕭基層、一高能隙蕭基覆蓋層、一穿隧層、一第二蝕刻終止層、一第二 η型摻雜覆蓋層、一第一蝕刻終止層、一第一 η型摻雜覆蓋層、一源極電極、一汲極電極及一間極電極；對該第一 η型摻雜覆蓋層進行蝕刻，以形成第一凹槽；對該第一蝕刻終止層進行蝕刻，以形成第二凹槽，且該第二凹槽位于第一凹槽的正下方；對該第二 η型摻雜覆蓋層進行蝕刻，以形成第三凹槽；對該第二蝕刻終止層進行蝕刻，以形成第四凹槽，且該第四凹槽位于第三凹槽的正下方；對該穿隧層進行蝕刻，以形成第五凹槽，且該第五凹槽位于第四凹槽的正下方；藉此，前述第一與第二凹槽形成第一閘極凹槽；前述第三、第四與第五凹槽形成第二閘極凹槽，可供容納一間極電極，并使其與高能隙蕭基覆蓋層接觸形成蕭基接觸。本發(fā)明的異質(zhì)結構場效晶體管及其制作方法，可以有效降低導通電阻，同時亦可維持蕭基接觸的高崩潰電壓的組件可靠度。為對于本發(fā)明的特點與作用能有更深入的了解，下面結合實施例和說明書附圖進行詳細闡述。


圖1Α、1Β為一傳統(tǒng)高電子遷移率晶體管組件結構剖面圖；圖2Α、2Β為另一傳統(tǒng)高電子遷移率晶體管組件結構剖面圖；圖3Α、3Β為本發(fā)明的異質(zhì)結構場效晶體管的剖面結構示意圖；圖4Α-4Β為本發(fā)明的高電子遷移率晶體管組件與傳統(tǒng)高電子遷移率晶體管組件的汲極電流Id與閘極電壓Vg關系在外加偏壓Vd = 14. 5V條件下的特性比較。圖5為本發(fā)明的高電子遷移率晶體管組件的導通電阻Ron的可靠度HTOL分析結^ ο附圖標記說明101-半絕緣基板；102、202-通道層；103、203_間格層；104、 204-δ摻雜層；105、205-蕭基層；106、206_第一蝕刻終止層；107、207_第一 η型摻雜層；106a、206a-第二蝕刻終止層；107a、207a_第二 η型摻雜層；108,208-閘極電極；109、 209-源極電極；110,210-汲極電極；211-穿隧層；301-基板；302-通道層；303-間格層； 304-δ摻雜層；305-蕭基層；306-第一蝕刻終止層；306a_第二蝕刻終止層；307-第一 η型摻雜覆蓋層；307a-第二 η型摻雜覆蓋層；308-閘極電極；309-源極電極；310-汲極電極； 311-穿隧層；312-高能隙蕭基覆蓋層；
具體實施例方式以下結合附圖、實施例和試驗數(shù)據(jù)，對本發(fā)明上述的和另外的技術特征和優(yōu)點作更詳細的說明。如圖3Α所示，本發(fā)明一種異質(zhì)結構場效晶體管，其包含一基板301、一通道層302、 一間格層303、一 δ摻雜層304、一蕭基層305、一高能隙蕭基覆蓋層311、一穿隧層312、一第一蝕刻終止層306、一第一 η型摻雜覆蓋層307、一間極電極308、一源極電極309以及一汲極電極310。在本結構中，該基板301通常為半絕緣的砷化鎵基板。該通道層302形成于該半絕緣的砷化鎵基板301上，其材料可以為砷化鎵，亦可為受應力的砷化銦鎵(InxGai_xAs)，又常被稱為偽高電子遷移率晶體管(pseudomorphic-HEMT ；p-HEMT)。在該通道層302之上， 通常為由中等能隙半導體材料所構成的調(diào)制摻雜(modulation doped)層。在本發(fā)明的結構中，此調(diào)制摻雜層包含前述結構的間格層303、δ摻雜層304以及蕭基層305。此中等能隙半導體材料可為砷化鋁鎵(Alx^vxAs)，其鋁含量χ則一般介于0. 15至0. 3之間。于該蕭基層305上有一高能隙蕭基覆蓋層311，由高能隙半導體材料所構成。此高能隙半導體材料可為砷化鋁鎵(AlxGai_xAs)，其鋁含量χ則一般介于0. 3至1. 0之間。在該高能隙蕭基覆蓋層311上有一穿隧層312，由低能隙半導體材料所構成，并于其上覆蓋一層第一蝕刻終止層306。最后，該第一蝕刻終止層306上則覆蓋一層第一 η型摻雜覆蓋層307。此第一 η型摻雜覆蓋層的材料為砷化鎵，且其η型摻雜濃度至少高于1 X IO18Cm-3,因此可以直接在該層上鍍上金屬，形成源極電極309與汲極電極310的歐姆接觸。閘極電極308則是透過多重選擇性蝕刻制程，將該第一 η型摻雜覆蓋層307、該第一蝕刻終止層306以及該穿隧層312 以蝕刻方式去除，形成一閘極凹槽。因此，可以將金屬直接鍍于閘極凹槽的高能隙蕭基覆蓋層311，形成閘極電極308的蕭基接觸。適合應用的高能隙蕭基覆蓋層厚度介于1至15nm 之間，且透過間極電壓及δ摻雜層304，將可調(diào)變通道層302的電子濃度，因此改變源極與汲極之間的導電率。在本發(fā)明的結構中，該穿隧層312的低能隙半導體材料由砷化鎵或砷化銦鎵(InxGi^xAs)所構成，且其較佳厚度介于1至IOnm之間。此設計有助于降低組件的導通電阻R。n。為了避免低能隙半導體材料的穿隧層312對閘極電極的蕭基接觸造成可靠度影響，本發(fā)明特別采用多重選擇性蝕刻制程，將閘極凹槽蝕刻至該高能隙蕭基覆蓋層311，因此可保有高能隙半導體材料的蕭基接觸的優(yōu)點，具有較高的崩潰電壓及組件特性可靠度。圖;3B即為本發(fā)明的雙閘極凹槽高電子遷移率晶體管組件結構剖面圖。此結構于第3A圖雷同，主要差別在于第一蝕刻終止層306與蕭基層305之間插入了另一第二蝕刻終止層306a且于其上插入另一第二 η型摻雜覆蓋層307a。本發(fā)明所提供的多重選擇性蝕刻制程，可制作間極凹槽至該高能隙蕭基覆蓋層311，使閘極電極308接觸于該高能隙蕭基覆蓋層311上。以下將針對前述的本發(fā)明結構， 描述此多重選擇性蝕刻制作步驟。首先，先在該第一 η型摻雜的砷化鎵覆蓋層307上，以曝光顯影技術定義出第一間極凹槽位置及大小。接著再以第一道蝕刻制程對該砷化鎵覆蓋層307進行蝕刻，以形成第一凹槽。此道蝕刻制程可以利用干式蝕刻或濕式蝕刻，只要該蝕刻制程對于砷化鎵覆蓋層307與該蝕刻終止層306具有高度蝕刻選擇性即可。以利用濕式蝕刻技術為例，若以砷化鋁(AlAs)或磷化銦鎵(InGaP)作為該第一蝕刻終止層306 的材料，則第一道蝕刻制程可以利用琥珀酸(succinic acid)、檸檬酸(citric acid)或醋酸(acetic acid)溶液為蝕刻液對砷化鎵進行蝕刻，且該道蝕刻將終止于砷化鋁或磷化銦鎵的蝕刻終止層306，主要是因為琥珀酸(succinic acid)、檸檬酸(citric acid)或醋酸 (acetic acid)溶液只能蝕刻砷化鎵，卻無法蝕刻砷化鋁或磷化銦鎵。接著可以針對該砷化鋁或磷化銦鎵的蝕刻終止層306進行第二道蝕刻制程，以形成第二凹槽，且該第二凹槽將位于第一凹槽的正下方。第二道蝕刻制程當然也可以利用干式蝕刻或濕式蝕刻，只要該蝕刻制程對于砷化鋁與該穿隧層312的低能隙半導體材料(砷化鎵或砷化銦鎵)具有高度蝕刻選擇比即可。以利用濕式蝕刻技術為例，第二道蝕刻制程可以利用鹽酸(HCl)、氨水 (NH4OH)或雙氧水(H2O2)溶液為蝕刻液對砷化鋁進行蝕刻；或利用鹽酸(HCl)溶液為蝕刻液對磷化銦鎵進行蝕刻，而該道蝕刻將終止于由砷化鎵或砷化銦鎵所構成的穿隧層312。最后再針對該穿隧層進行第三道蝕刻，并選擇適當?shù)奈g刻液，使該蝕刻終止于由砷化鋁鎵所構成的高能隙蕭基覆蓋層311之上，形成第三凹槽，且該第三凹槽將恰好位于第二凹槽的正下方。以濕式蝕刻技術為例，第三道蝕刻亦可采用可以利用琥珀酸(succinic acid)、檸檬酸(citric acid)或醋酸(acetic acid)溶液為蝕刻液對砷化鎵或砷化銦鎵進行蝕刻，并終止于該高能隙蕭基覆蓋層311。完成此三道選擇性蝕刻制程后，即完成一間極凹槽，并使該高能隙蕭基覆蓋層311直接暴露于表面。鍍上間極金屬形成蕭基接觸后，即完成組件制作。 本發(fā)明所提供的多重選擇性蝕刻制程，亦可用于制作雙閘極凹槽至該高能隙蕭基覆蓋層311，使閘極電極308接觸于該高能隙蕭基覆蓋層311上。雙閘極凹槽的制作步驟與單間極凹槽制作步驟類似，先在該第一 n型摻雜的砷化鎵覆蓋層307上，以曝光顯影技術定義出第一間極凹槽位置及大小，再以第一道蝕刻制程對該砷化鎵覆蓋層307進行蝕刻， 以形成第一凹槽。若以砷化鋁(AlAs)或磷化銦鎵(InGaP)作為該第一蝕刻終止層306的材料，則第一道蝕刻制程可以利用琥珀酸(succinic acid)、檸檬酸(citric acid)或醋酸 (acetic acid)溶液為蝕刻液對砷化鎵進行蝕刻，并終止于砷化鋁或磷化銦鎵的第一蝕刻終止層306。接著可以針對第一蝕刻終止層306進行第二道蝕刻制程，以形成第二凹槽，且該第二凹槽將位于第一凹槽的正下方。該第一凹槽與第二凹槽則形成第一閘極凹槽。第二道蝕刻制程可以利用鹽酸(HCl)、氨水(NH4OH)或雙氧水(H2O2)溶液為蝕刻液對砷化鋁進行蝕刻；或利用鹽酸(HCl)溶液為蝕刻液對磷化銦鎵進行蝕刻。上述步驟可以重復應用至第二閘極凹槽制作。首先對第二 η型摻雜砷化鎵覆蓋層307a進行第三道蝕刻步驟，形成第三凹槽，并對第二蝕刻終止層306a進行第四道蝕刻步驟，形成第四凹槽。最后再針對該穿隧層312進行第五道蝕刻步驟，使該蝕刻終止于高能隙蕭基覆蓋層311之上，形成第五凹槽。 第三、第四及第五凹槽則形成第二閘極凹槽，位于第一閘極凹槽下方。完成第一閘極凹槽與第二間極凹槽蝕刻制程后，將使該高能隙蕭基覆蓋層311直接暴露于表面。鍍上間極金屬形成蕭基接觸后，即完成雙間極凹槽組件制作。本發(fā)明的異質(zhì)結構場效晶體管及其制作方法，已經(jīng)透過實驗證實，可以有效降低導通電阻，同時亦可維持蕭基接觸的高崩潰電壓的組件可靠度。圖4A-4B即為本發(fā)明的高電子遷移率晶體管組件與傳統(tǒng)高電子遷移率晶體管組件的汲極電流Id與閘極電壓Vg關系的組件崩潰測試比較，測試條件為Vg = -3V，Vd = 14. 5V，而測試時間為20小時。由圖4A 可知，傳統(tǒng)高電子遷移率晶體管組件，在組件長時間偏壓測試下，將會造成源極電流Id的降低。反觀圖4B中，本發(fā)明結構且利用本發(fā)明的多重選擇性蝕刻所制作的組件，其源極電流Id與門極塌陷(pinchoff)電壓都不會受到應力所影響，足以顯示本發(fā)明結構及制程對于組件可靠度的提升效果。圖5為本發(fā)明的高電子遷移率晶體管組件的導通電阻R。n的可靠度HTOL分析結果。組件在操作于8V、17mA以及165°C且在受應力的條件下經(jīng)過500小時測試，組件的導通電阻R。nW然維持一定值，亦顯示本發(fā)明可以提供高可靠度的組件特性。綜上所述，本發(fā)明確實可達到預期的目的，而提供一種以高量鋁的高能隙半導體材料為蕭基層的異質(zhì)結構場效晶體管，其中該高能隙蕭基層上進一步覆蓋一層低能隙半導體材料，藉以降低導通電阻，同時亦可維持蕭基接觸的高崩潰電壓，并具有良好制程穩(wěn)定性及組件可靠度等優(yōu)點。以上所述的實施例僅僅是對本發(fā)明的優(yōu)選實施方式進行描述，并非對本發(fā)明的范圍進行限定，在不脫離本發(fā)明設計精神的前提下，本領域普通技術人員對本發(fā)明的技術方案作出的各種變形和改進，均應落入本發(fā)明權利要求書確定的保護范圍內(nèi)。
權利要求
1.一種異質(zhì)結構場效晶體管，包括 一基板；一通道層，形成該基板上；一間格層，形成于該通道層上；一 δ摻雜層，形成于該間格層上；一蕭基層，形成于該δ摻雜層上；一高能隙蕭基覆蓋層，覆蓋于該蕭基層上；一穿隧層，形成于該高能隙蕭基覆蓋層上；一第一蝕刻終止層，形成于穿隧層上；一第一 η型摻雜覆蓋層，形成于該第一蝕刻終止層上；一源極電極，直接形成于該第一 η型摻雜的覆蓋層上，形成歐姆接觸；一汲極電極，直接形成于該第一 η型摻雜的覆蓋層上， 形成歐姆接觸；以及一閘極電極，先經(jīng)由蝕刻制程于高能隙蕭基覆蓋層上形成一第一間極凹槽，并使該閘極電極接觸于該高能隙蕭基覆蓋層，形成蕭基接觸。
2.如權利要求1所述的異質(zhì)結構場效晶體管，其特征在于所述構成該高能隙蕭基覆蓋層的高能隙半導體材料為砷化鋁鎵(AlxGai_xAs)的合金化合物半導體，且該砷化鋁鎵中的鋁含量χ介于0. 3至1. 0之間。
3.如權利要求2所述的異質(zhì)結構場效晶體管，其特征在于厚度介于3. 5至15nm之間。
4.如權利要求1所述的異質(zhì)結構場效晶體管，其特征在于隙半導體材料為砷化鎵(GaAs)或砷化銦鎵(InxGai_xAs)。
5.如權利要求4所述的異質(zhì)結構場效晶體管，其特征在于體材料的厚度介于1至6nm之間。
6.如權利要求1所述的異質(zhì)結構場效晶體管，其特征在于覆蓋層的材料為砷化鎵(GaAs)。
7.如權利要求1所述的異質(zhì)結構場效晶體管，其特征在于層的材料為砷化鋁(AlAs)。
8.如權利要求1所述的異質(zhì)結構場效晶體管，其特征在于層的材料系為磷化銦鎵(InGaP)。
9.如權利要求1所述的異質(zhì)結構場效晶體管，其特征在于刻終止層之間，進一步包含一第二蝕刻終止層，以及一第二 η型摻雜覆蓋層； 其中該第二蝕刻終止層位于該穿隧層之上；該第二 η型摻雜覆蓋層位于該第二蝕刻終止層之上，且位于該第一蝕刻終止層之下。
10.如權利要求9所述的異質(zhì)結構場效晶體管，其特征在于所述構成該第二η型摻雜覆蓋層的材料為砷化鎵(GaAs)。所述高能隙蕭基覆蓋層的 所述構成該穿隧層的低能 所述穿隧層的低能隙半導 所述構成該第一 η型摻雜 所述構成該第一蝕刻終止 所述構成該第一蝕刻終止 其中介于穿隧層與第一蝕
11.如權利要求9所述的異質(zhì)結構場效晶體管，其特征在于所述構成該第二蝕刻終止層的材料為砷化鋁(AlAs)。
12.如權利要求9所述的異質(zhì)結構場效晶體管，其特征在于所述構成該第二蝕刻終止層的材料為磷化銦鎵(InGaP)。
13.如權利要求1所述的異質(zhì)結構場效晶體管，其特征在于所述蝕刻制程包含干式蝕刻及濕式蝕刻。
14.一種異質(zhì)結構場效晶體管的制作方法，包括以下步驟于一基板上，依序形成一通道層、一間格層、一 δ摻雜層、一蕭基層、一高能隙蕭基覆蓋層、一穿隧層、一第一蝕刻終止層以及一第一 η型摻雜覆蓋層； 對該第一 η型摻雜的覆蓋層進行蝕刻，以形成第一凹槽；對該第一蝕刻終止層進行蝕刻，以形成第二凹槽，且該第二凹槽位于第一凹槽的正下方；對該穿隧層進行蝕刻，以形成第三凹槽，且該第三凹槽位于第二凹槽的正下方；藉此， 前述第一、第二與第三凹槽形成一第一間極凹槽；于第一間極凹槽鍍上一間極電極，并使其與該高能隙蕭基覆蓋層接觸形成蕭基接觸；以及于閘極凹槽兩側的第一η型摻雜覆蓋層上分別鍍上一源極電極與一汲極電極，并使其與該第一 η型摻雜覆蓋層形成歐姆接觸。
15.如權利要求14所述的制作方法，其特征在于其中構成該高能隙蕭基覆蓋層的高能隙半導體材料為砷化鋁鎵(Alx^vxAs)的合金化合物半導體，且該砷化鋁鎵中鋁含量χ介于0.3至1.0之間。
16.如權利要求14所述的制作方法，其特征在于所述構成該穿隧層的低能隙半導體材料為砷化鎵(GaAs)或砷化銦鎵(InxGiVxAs)。
17.如權利要求14所述的制作方法，其特征在于所述構成該第一蝕刻終止層的材料為砷化鋁(AlAs)。
18.如權利要求14所述的制作方法，其特征在于所述構成該第一蝕刻終止層的材料為磷化銦鎵(InGaP)。
19.如權利要求14所述的制作方法，其特征在于其中所進行的蝕刻為干式蝕刻或濕式蝕刻。
20.一種異質(zhì)結構場效晶體管的制作方法，包括以下步驟于一基板上，依序形成一通道層、一間格層、一 δ摻雜層、一蕭基層、一高能隙蕭基覆蓋層、一穿隧層、一第二蝕刻終止層以及一第二 η型摻雜覆蓋層、一第一蝕刻終止層以及一第一η型摻雜覆蓋層；對該第一 η型摻雜的覆蓋層進行蝕刻，以形成第一凹槽；對該第一蝕刻終止層進行蝕刻，以形成第二凹槽，且該第二凹槽位于第一凹槽的正下方，且前述第一與第二凹槽形成第一間極凹槽；對該第二 η型摻雜的覆蓋層進行蝕刻，以形成第三凹槽；對該第二蝕刻終止層進行蝕刻，以形成第四凹槽，且該第四凹槽位于第三凹槽的正下方；對該穿隧層進行蝕刻，以形成第五凹槽，且該第五凹槽位于第四凹槽的正下方；藉此， 前述第三、第四與第五凹槽形成第二閘極凹槽，且第二閘極凹槽位于第一閘極凹槽下方； 于第二間極凹槽鍍上一間極電極，并使其與該高能隙蕭基覆蓋層接觸形成蕭基接觸；以及于第一間極凹槽兩側的第一 η型摻雜覆蓋層上分別鍍上一源極電極與一汲極電極，并使其與該第一 η型摻雜覆蓋層形成歐姆接觸。
21.如權利要求20所述的制作方法，其特征在于所述構成該高能隙蕭基覆蓋層的高能隙半導體材料為砷化鋁鎵(Alx^vxAs)的合金化合物半導體，且該砷化鋁鎵中鋁含量χ介于0.3至1.0之間。
22.如權利要求20所述的制作方法，其特征在于所述構成該穿隧層的低能隙半導體材料為砷化鎵(GaAs)或砷化銦鎵(InxGiVxAs)。
23.如權利要求20所述的制作方法，其特征在于所述構成該第一及第二蝕刻終止層的材料為砷化鋁(AlAs)。
24.如權利要求20所述的制作方法，其特征在于所述構成該第一及第二蝕刻終止層的材料為磷化銦鎵(InGaP)。
25.如權利要求20所述的制作方法，其特征在于其中所進行的蝕刻為干式蝕刻或濕式蝕刻。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種異質(zhì)結構場效晶體管及其制作方法，其中所述晶體管的改良結構包括有基板、通道層、間格層、δ摻雜層、蕭基層、高能隙蕭基覆蓋層、穿隧層、第一蝕刻終止層以及第一n型摻雜覆蓋層。所述制作方法則包括以下步驟使用第一蝕刻制程對n型摻雜覆蓋層進行蝕刻，以形成第一開口；使用第二蝕刻制程對該第一蝕刻終止層進行蝕刻，以于第一開口正下方形成第二開口；使用第三蝕刻制程該穿隧層進行蝕刻，以于第二開口正下方形成第三開口。本發(fā)明晶體管的結構及其制備方法不但可以降低組件的導通電阻，亦可保持蕭基接觸的高崩潰電壓，同時又可維持組件制作的穩(wěn)定性及可靠度。
文檔編號H01L29/08GK102446957SQ20111023250
公開日2012年5月9日 申請日期2011年8月12日 優(yōu)先權日2010年10月13日
發(fā)明者劉世明, 苑承剛 申請人:穩(wěn)懋半導體股份有限公司