[发明专利]高电子迁移率晶体管

说明书

技术领域

示例实施例涉及功率器件及其制造方法，更具体地，涉及能够保持高击穿电压的高电子迁移率晶体管（HEMT）以及制造该高电子迁移率晶体管的方法。

背景技术

高电子迁移率晶体管（HEMT）是一种功率器件。HEMT包括在沟道层中用作载流子的二维电子气（2DEG）。由于2DEG用作载流子，所以HEMT的迁移率可以比一般晶体管高得多。

HEMT可以包括具有宽带隙的化合物半导体。因而，HEMT的击穿电压可以比一般晶体管高。

HEMT的击穿电压可以与包括2DEG的化合物半导体例如GaN层的厚度成比例地增加。因而，HEMT的击穿电压可以通过形成厚GaN层而增加。

然而，形成厚的GaN层花费长的时间，因此HEMT的生产率会降低。

增加HEMT的击穿电压的另一方法是去除硅基板。

然而，在此情形下，可以进行额外的附属工艺诸如晶片接合，而且在形成电极时产生困难。

发明内容

示例实施例涉及能够保持高击穿电压的高电子迁移率晶体管（HEMT）。

示例实施例涉及制造HEMT的方法。

额外的方面将在以下的描述中部分阐述，并将部分地从该描述而变得明显，或者可以通过示例实施例而获知。

根据示例实施例，一种高电子迁移率晶体管（HEMT）包括：基板；HEMT叠层，与基板间隔开；以及虚设绝缘层（PIL），在基板与HEMT叠层之间。PIL层包括具有不同相的至少两种材料。PIL层定义空的空间，该空的空间在中间部分比在该空的空间的入口处更宽。

具有不同相的至少两种材料可以包括固体材料和非固体材料。

固体材料可以是半导体材料，非固体材料可以是空气。

具有不同相的至少两种材料可以包括固体材料，固体材料可以包括彼此间隔开的多个柱。

多个柱可以是氧化物柱和多晶硅柱中的一种。

氧化物柱可以是单晶硅氧化物柱和多晶硅氧化物柱中的一种。

具有不同相的至少两种材料可以包括非固体材料，非固体材料可以接触HEMT叠层的一部分和基板的一部分。

基板的一部分可以在源电极和漏电极下面。

基板的一部分可以在HEMT叠层的上表面的位于源电极与漏电极之间的部分下面。

HEMT叠层可以包括：在PIL层上的缓冲层；第一叠层，在缓冲层上并包括二维电子气（2DEG）；第二叠层，具有比第一叠层更大的极化；以及源电极、漏电极和栅极，在第二叠层上。

缓冲层可以包括依次堆叠的第一缓冲层和第二缓冲层，第一缓冲层可以定义多个通孔。

第二缓冲层可以包括化合物半导体层，该化合物半导体层具有超晶格层和根据第二缓冲层的厚度改变的铝（Al）梯度分布两者之一。

HEMT可以包括在栅极与第二叠层之间的P型材料层。

根据示例实施例，一种制造高电子迁移率晶体管（HEMT）的方法包括：在基板上形成HEMT叠层的第一部分；在基板中形成虚设绝缘层（PIL）；以及在HEMT叠层的第一部分上形成HEMT叠层的第二部分。PIL层包括具有不同相的至少两种材料。PIL层定义空的空间，该空的空间在中间部分比在空的空间的入口处更宽。

基板被多个孔暴露的部分的蚀刻可以进行直到彼此间隔开的多个柱形成在PIL层中。

该方法还可以包括将多个柱转变为多个多晶硅柱。

将多个柱转变为多晶硅柱可以包括离子注入杂质到多个柱中。

该方法还可以包括氧化其中注入了杂质的多个柱。

氧化其中注入了杂质的多个柱还可以包括以下情况之一：在形成HEMT叠层的第二部分之前氧化多个柱、在形成HEMT叠层的第二部分之后氧化多个柱以及在形成HEMT叠层的第二部分期间氧化多个柱。

在HMET叠层的第一部分中形成多个孔还可以包括：形成用于定义HEMT叠层的第一部分中将要形成多个孔的区域的掩模，该掩模形成为接触HEMT叠层的第一部分并覆盖基板的不包括柱的部分；以及蚀刻HEMT叠层的第一部分的在掩模周围的部分。

基板的一部分可以在源电极和漏电极下面。

基板的一部分可以在源电极与漏电极之间。

具有不同相的至少两种材料可以包括非固体材料，该非固体材料可以接触HEMT叠层的第一部分和基板的一部分。

蚀刻基板的被HEMT叠层的第一部分的多个孔暴露的部分可以包括：在基板的被多个孔暴露的部分中形成凹槽；以及扩展该凹槽以具有比多个孔更大的直径，直到彼此间隔开的多个柱形成在PIL层中。