异质结双极型晶体管及其制作方法技术

本发明专利技术公开了一种异质结双极型晶体管，包括：衬底；沟道层，形成在衬底上，沟道层上形成有向下凹陷的台面；势垒层，形成在沟道层的未形成有台面的区域上，势垒层适用于在沟道层内极化产生二维电子气层；p型基区，形成在势垒层上的部分区域；n型发射区，形成在p型基区上的部分区域；漏极，形成在沟道层的台面上，漏极适用于与二维电子气层形成欧姆接触；其中，p型基区与n型发射区形成异质结结构，异质结结构适用于经过势垒层向沟道层输入电流，二维电子气层适用于将电流传输至漏极。本发明专利技术还包括一种上述的异质结双极型晶体管的制作方法。上述的异质结双极型晶体管的制作方法。上述的异质结双极型晶体管的制作方法。

【技术实现步骤摘要】
异质结双极型晶体管及其制作方法


[0001]本专利技术的至少一种实施例涉及一种半导体器件，尤其涉及一种异质结双极型晶体管及其制作方法。

技术介绍

[0002]目前，本领域技术人员已知悉，由于SiC和GaN等第三代半导体材料相对于Si具有更优越的材料特性，而越来越多地应用于电力电子器件中。GaN基材料由于具有大的禁带宽度、高的击穿电场、高的载流子饱和速度以及强极化效应等特性，在高温、高频、高功率领域具有广泛的应用前景。
[0003]GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)是一种基于GaN材料极化产生的二维电子气层(2DEG)工作的晶体管类型，是GaN基电力电子器件以及射频、微波放大器的核心器件，目前多家GaN厂商基于HEMT器件已经推出了200V、650V、1200V等多种电压等级的功率开关管，众多HEMT射频、微波产品也已发布并投入使用。但是，HEMT器件存在难以实现常关型操作的问题。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术提供一种异质结双极型晶体管(HBT)，基于HEMT外延结构，采用刻蚀或者选区再生长发射极的方式形成异质结双极型晶体管，解决HEMT器件难以实现常关型操作的问题。
[0005]本专利技术提供一种异质结双极型晶体管，包括：衬底；沟道层，形成在衬底上，沟道层上形成有向下凹陷的台面；势垒层，形成在沟道层的未形成有台面的区域上，势垒层适用于在沟道层内极化产生二维电子气层；p型基区，形成在势垒层上的部分区域；n型发射区，形成在p型基区上的部分区域；漏极，形成在沟道层的台面上，漏极适用于与二维电子气层形成欧姆接触；发射极电极，形成在n型发射区上；集电极，形成在漏极上；以及基极，形成在p型基区上；其中，p型基区与n型发射区形成异质结结构，异质结结构适用于经过势垒层向沟道层输入电流，二维电子气层适用于将电流传输至漏极。
[0006]本专利技术还提供一种异质结双极型晶体管的制作方法，适用于制作如上述的异质结双极型晶体管，包括：
[0007]在衬底上依次形成沟道层、势垒层、p型基区、n型发射区；刻蚀n型发射区和p型基区，以形成基区台面；刻蚀n型发射区，以形成发射区台面；在势垒层、p型基区和n型发射区上形成第一介质掩膜层；刻蚀第一介质掩膜层、势垒层、沟道层，以形成台面；在台面上形成漏极；以及在n型发射区上形成发射极电极，在漏极上形成集电极，在p型基区上形成基极电极。
[0008]本专利技术还提供一种异质结双极型晶体管的制作方法，适用于制作如上述的异质结双极型晶体管，包括：
[0009]在衬底上依次形成沟道层、势垒层、p型基区；刻蚀p型基区，以形成基区台面；在势
垒层、p型基区上形成第二介质掩膜层；刻蚀第二介质掩膜层、势垒层、沟道层，以形成台面；在台面上形成漏极；在p型基区、势垒层、漏极上形成第三介质掩膜层；刻蚀第三介质掩膜层，以形成发射区再生长窗口；其中，发射区再生长窗口位于p型基区上；在发射区再生长窗口上形成n型发射区；以及在n型发射区上形成发射极电极，在漏极上形成集电极，在p型基区上形成基极电极。
[0010]根据本专利技术上述的实施例提供的异质结双极型晶体管，p型基区与n型发射区形成的异质结结构可以向沟道层注入高密度的电流，由极化效应产生的高迁移率和高密度的2DEG可以更好地传输异质结结构注入的高密度电流并最终收集于漏极，降低了器件的导通电阻。
[0011]根据本专利技术上述的实施例提供的异质结双极型晶体管，异质结双极型晶体管基于p
‑
GaN栅HEMT结构构造而成，即在p
‑
GaN栅HEMT结构上通过刻蚀或者选区再生长发射极的方式形成异质结双极型晶体管，该异质结双极型晶体管既具有HBT器件拥有高电子注入效率和电流增益的优势，又具有HEMT器件拥有高迁移率的2DEG所带来的优势，同时不需要p
‑
GaN栅完全耗尽2DEG就可以实现常关型操作。
附图说明
[0012]图1为根据本专利技术的实施例的异质结双极型晶体管的截面示意图；
[0013]图2为根据本专利技术的实施例的异质结双极型晶体管的制作方法的流程图；
[0014]图3(a)～3(j)为根据本专利技术的实施例的异质结双极型晶体管的制作过程的截面示意图；
[0015]图4为根据本专利技术的另一实施例的异质结双极型晶体管的制作方法的流程图；以及
[0016]图5(a)～5(m)为根据本专利技术的另一实施例的异质结双极型晶体管的制作过程的截面示意图。
[0017]【附图标记说明】
[0018]1‑
衬底；
[0019]2‑
沟道层；
[0020]21
‑
台面；
[0021]3‑
势垒层；
[0022]4‑
p型基区；
[0023]41
‑
基区台面；
[0024]5‑
n型发射区；
[0025]51
‑
发射区台面；
[0026]6‑
第一介质掩膜层；
[0027]7‑
漏极；
[0028]81
‑
发射极电极；
[0029]82
‑
集电极；
[0030]83
‑
基极电极；
[0031]9‑
第二介质掩膜层；
[0032]10
‑
第三介质掩膜层；
[0033]01
‑
第一光刻胶层；
[0034]011
‑
第一光刻胶层的第一区域；
[0035]02
‑
第二光刻胶层；
[0036]021
‑
第二光刻胶层的第二区域；
[0037]03
‑
第三光刻胶层；
[0038]031
‑
第三光刻胶层的第三区域；
[0039]04
‑
第四光刻胶层；
[0040]041
‑
第四光刻胶层的第四区域；
[0041]05
‑
第五光刻胶层；
[0042]051
‑
第五光刻胶层的第五区域；
[0043]06
‑
第六光刻胶层；
[0044]061
‑
第六光刻胶层的第六区域。
具体实施方式
[0045]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本专利技术作进一步的详细说明。但是，本专利技术能够以不同形式实施，而不应当解释为局限于这里提出的实施例。相反地，提供这些实施例将使专利技术彻底和完全，并且将本专利技术的范围完全地传递给本领域技术人员。在附图中，为了清楚，层和区的尺寸以及相对尺寸可能被夸大，自始至终相同附图标记表示相同元件。
[0046]在此使用的术语仅仅是为了描述具体实施例，而并非意在限制本专利技术。在此使用的术语“包括”、“包含”等本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种异质结双极型晶体管，其特征在于，包括：衬底(1)；沟道层(2)，形成在所述衬底(1)上，所述沟道层(2)上形成有向下凹陷的台面(21)；势垒层(3)，形成在所述沟道层(2)的未形成有所述台面(21)的区域上，所述势垒层(3)适用于在所述沟道层(2)内极化产生二维电子气层；p型基区(4)，形成在所述势垒层(3)上的部分区域；n型发射区(5)，形成在所述p型基区(4)上的部分区域；漏极(7)，形成在所述沟道层(2)的台面(21)上，所述漏极(7)适用于与所述二维电子气层形成欧姆接触；其中，所述p型基区(4)与所述n型发射区(5)形成异质结结构，所述异质结结构适用于经过所述势垒层(3)向所述沟道层(2)输入电流，所述二维电子气层适用于将所述电流传输至所述漏极(7)。2.根据权利要求1所述的异质结双极型晶体管，其特征在于，所述n型发射区(5)上形成有发射极电极(81)，所述漏极(7)上形成有集电极(82)，所述p型基区(4)上形成有基极(83)。3.根据权利要求1所述的异质结双极型晶体管，其特征在于，所述异质结双极型晶体管为AlGaN/GaN材料体系；所述沟道层(2)包括非故意掺杂的GaN或非故意掺杂的AlGaN；所述沟道层(2)的厚度范围为500nm～6μm；所述p型基区(4)包括GaN；所述p型基区(4)的厚度范围为50nm～500nm；所述n型发射区(5)包括AlGaN。4.根据权利要求1所述的异质结双极型晶体管，其特征在于，所述异质结双极型晶体管为GaN/InGaN材料体系；所述沟道层(2)包括非故意掺杂的GaN或非故意掺杂的AlGaN；所述沟道层(2)的厚度范围为500nm～6μm；所述p型基区(4)包括In
x
Ga1‑
x
N，0≤x≤0.45；所述p型基区(4)的厚度范围为50nm～500nm；所述n型发射区(5)包括AlGaN或者GaN。5.根据权利要求1所述的异质结双极型晶体管，其特征在于，所述异质结双极型晶体管为AlGaAs/GaAs材料体系；所述沟道层(2)包括非故意掺杂的GaAs；所述沟道层(2)的厚度范围为500nm～6μm；所述p型基区(4)包括GaAs；所述p型基区(4)的厚度范围为50nm～500nm；所述n型发射区(5)包括AlGaAs。6.一种异质结双极型晶体管的制作方法，适用于制作如权利要求1～5中任一项所述的异质结双极型晶体管，其特征在于，包括：在衬底(1)上依次形成...

【专利技术属性】
技术研发人员：张韵，王欣远，张连，高幸发，
申请(专利权)人：中国科学院半导体研究所，
类型：发明
国别省市：