[发明专利]晶体管和用于制造晶体管的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种晶体管和一种用于制造晶体管的方法。

背景技术

HEMT晶体管（高电子迁移率晶体管＝具有高的电子移动性的晶体管）是场效应晶体管的一种特别的结构形式，该结构形式的特征在于具有高的载流子移动性的导电沟道。该沟道通常通过在尽可能成本适宜的衬底、例如硅上异质外延式地生长合适的半导体异质结构。

但是，这在该实施方式中具有以下缺点，一般可以预期比在绝缘的衬底、诸如半绝缘的SiC的情况下更高的衬底漏电流。通过GaN缓冲层延伸到衬底中的漏电流路径的存在因此是Si上的GaN功率晶体管的性能的限制因素之一。这使得必需“权衡”衬底掺杂。

该问题的解决方案例如如下被提出，在该结构中在晶体管制造之后可以通过局部地去除有效晶体管区域之下的衬底来消除衬底漏电流并且因此实现器件的击穿特性的显著改进。但是，这在所提出的结构中遇到热特性的成本，所述热特性在该提出的结构中被显著影响。

US2006/0099781A1描述了一种通过气相外延制造具有低缺陷密度的氮化镓薄膜的方法。

发明内容

在该背景下，利用本发明提出根据独立权利要求的晶体管以及用于制造晶体管的方法。有利的设计方案从相应的从属权利要求和随后的描述中得出。

本发明创造具有以下特征的晶体管：

－载体衬底；

－施加在载体衬底上的由第一半导体材料构成的第一半导体层；

－施加在第一半导体层上的由第二半导体材料构成的第二半导体层，其中第一半导体材料的带间距与第二半导体材料的带间距不同（所谓的异质结构）；

－漏端子和源端子，其至少被嵌入在第二半导体层中，其中借助漏端子和源端子至少能够电接触第一和第二半导体材料之间的分界层；

－漏端子和源端子之间的沟道区域；

－栅端子，其至少部分地覆盖沟道区域；以及

－凹槽，其被布置在载体衬底的与漏端子和/或源端子相对的侧上并且至少部分地重叠沟道区域，其中凹槽的侧面边缘被绝缘层覆盖。

此外，本发明创造一种用于制造晶体管的方法，其中该方法具有以下步骤：

－提供载体衬底；

－将由第一半导体材料构成的第一半导体层施加在载体衬底上并且将由第二半导体材料构成的第二半导体层施加在第一半导体层上，其中第一半导体材料的带间距与第二半导体材料的带间距不同；

－构造漏端子和源端子，其至少被嵌入在第二半导体层中，其中借助漏端子和源端子至少能够电接触第一和第二半导体材料之间的分界层并且通过漏端子和源端子定义漏端子和源端子之间的沟道区域；

－布置栅端子，其至少部分地覆盖沟道区域；以及

－在载体衬底的与漏端子和/或源端子相对的侧上在载体衬底的至少部分重叠沟道区域的区段中引入凹槽，其中凹槽的边缘通过绝缘层来覆盖。

载体衬底可以理解为由唯一材料构成的层或多个材料层的复合体。控制区域例如可以理解为晶体管、特别是场效应晶体管的沟道。如在此所提及的晶体管例如可以理解为场效应晶体管。凹槽可以理解为载体衬底或载体衬底的至少一部分中的凹陷或开口。凹槽的侧面边缘可以理解为凹槽的横向边缘和/或底，该横向边缘和/或底被绝缘层覆盖。绝缘层例如可以理解为由SiO₂、Si₃N₄或AlN构成的层：该绝缘层例如可以通过所构造的凹槽的钝化来制造。

在此提出的方案基于以下知识，通过在载体衬底的与栅端子相对的侧上设置具有绝缘层的凹槽可以减少或者完全阻止衬底漏电流。这由以下所引起，通过具有绝缘层的凹槽可以使得载体衬底的区域更薄，使得漏电流通过载体衬底的该更薄的区域将遇到更大的电阻，该更大的电阻减少或完全阻止该漏电流。特别是通过布置在凹槽的侧面边缘处的绝缘层的设置，因此可以此外建立相对于通常出现的漏电流的绝缘势垒。

在此提出的方案提供以下优点，通过技术上可简单制造的结构能够实现晶体管的电特性的明显的改进。同时，具有绝缘层的凹槽的设置还提供与散热能力热耦合的能力，使得也存在以下能力，根据在此提出的方案的晶体管被用于较高功率的电路，在所述较高功率的情况下在晶体管中也预期较大的放热并且该热量应该相应地被散发。