[发明专利]高电子迁移率晶体管及其制造方法

说明书

技术领域

本公开涉及功率器件及其制造方法，更具体地，涉及具有优良的散热功能的高电子迁移率晶体管（HEMT）以及制造HEMT的方法。

背景技术

高电子迁移率晶体管（HEMT）是在沟道层中利用二维电子气（2DEG）作为载流子的功率器件。因为2DEG用作载流子，所以HEMT的迁移率远高于普通晶体管的迁移率。

HEMT包括具有宽带隙的化合物半导体。因此，HEMT的击穿电压可以高于普通晶体管的击穿电压。HEMT的击穿电压可以与包括2DEG的化合物半导体层（也就是说，镓氮化物（GaN）层）的厚度成比例地增加。

然而，HEMT的硅基板的临界场低于GaN层的临界场。也就是说，HEMT的硅基板的击穿电压低于形成在硅基板上的GaN层的击穿电压。由于硅基板，HEMT的击穿电压会减小。

为了防止HEMT的击穿电压由于硅基板而减小，可以使用蓝宝石基板或玻璃基板替代硅基板。

然而，如果使用蓝宝石基板或者玻璃基板，则HEMT的导热系数会减小，由此使得难以使用HEMT作为高电流器件（high current device）。

发明内容

提供一种高电子迁移率晶体管（HEMT），该HEMT可以防止击穿电压减小并具有优良的导热系数。

本发明提供一种制造HEMT的方法。

其它方面将在以下的描述中部分地阐述，其部分将通过该描述而变得显然，或者可以通过对所提供实施方式的实践而习知。

根据本发明的一方面，HEMT包括：基板；以及形成在基板上的HEMT层叠，其中所述HEMT层叠包括：包括2维电子气（2DEG）的化合物半导体层；上化合物半导体层，具有比所述化合物半导体层的极化指数高的极化指数；以及设置在所述上化合物半导体层上的源电极、漏电极和栅极，其中所述基板是具有比硅基板的介电常数和导热系数高的介电常数和导热系数的氮化物基板。

所述上化合物半导体层可以包括凹槽或者氧化区域。

HEMT还可以包括设置在所述上化合物半导体层与所述栅极之间的耗尽层。

HEMT还可以包括设置在所述化合物半导体层上在所述栅极与所述漏电极之间的轻掺杂漏区（LDD）。

所述栅极可以是p型金属栅极或者氮化物栅极。

根据本发明的另一方面，一种HEMT包括：基板；以及形成在所述基板上的HEMT层叠，其中所述HEMT层叠包括：包括2DEG的化合物半导体层；上化合物半导体层，具有比所述化合物半导体层的极化指数高的极化指数；以及设置在所述上化合物半导体层上的源电极、漏电极以及栅极，其中所述基板包括多个层，并且是具有比硅基板的介电常数和导热系数高的介电常数和导热系数的非硅基板。

所述基板可以包括：板；金属层，与所述板接合；以及电介质层，形成在所述金属层上。

所述漏电极和所述金属层可以彼此连接，以及所述板可以是直接敷铜板。

根据本发明的另一方面，一种制造HEMT的方法包括：在基板上形成HEMT层叠；将载体晶圆附接到所述HEMT层叠；去除所述基板；将氮化物基板附接到从其去除所述基板的所述HEMT层叠的表面，其中该氮化物基板具有比硅基板的介电常数和导热系数高的介电常数和导热系数；以及去除所述载体晶圆，其中所述HEMT层叠包括：包括2DEG的化合物半导体层；上化合物半导体层，具有比所述化合物半导体层的极化指数高的极化指数；以及设置在所述上化合物半导体层上的源电极、漏电极以及栅极。

所述氮化物基板可以包括AlN基板或者SiN基板。

所述方法还可以包括在所述上化合物半导体层中形成凹槽或者氧化区域。

所述方法还可以包括在所述上化合物半导体层与所述栅极之间形成耗尽层。

所述方法还可以包括在所述化合物半导体层上在所述栅极与所述漏电极之间形成掺杂漏区。

所述栅极可以是p型金属栅极或者氮化物栅极。

所述氮化物基板可以在高温和高压下直接附接或者利用高压通过使用阳极接合而附接。