一種氮化鎵異質結場效應晶體管的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及電子元器件領域，尤其涉及一種氮化鎵異質結場效應晶體管。
【背景技術】
[0002]第三代寬禁帶半導體氮化鎵(GaN)材料的優點突出，如禁帶寬度大、擊穿電場高、熱導率高、電子迀移率高、介電常數小、本征電子低、耐高溫以及抗輻射能力強，因而可廣泛應用于汽車電子、航空航天、通訊、電力等領域。通常氮化鎵器件是基于鋁鎵氮/氮化鎵異質結形成的異質結場效應晶體管，被作為關鍵的電力電子元器件，應用在電力電子轉化系統中。
[0003]但是，目前異質結場效應晶體管普遍存在閾值電壓不穩定且無法得到有效控制的問題，同時該晶體管器件的寄生電阻偏高導致易消耗功率。
[0004]因此，亟需開發一種新型的異質結場效應晶體管以有效控制閾值電壓并降低器件的寄生電阻。
【實用新型內容】
[0005]有鑒于此，本實用新型實施例的目的在于提供一種氮化鎵異質結場效應晶體管及其形成方法，旨在解決現有技術中無法有效控制閾值電壓的問題以及寄生電阻偏高的問題。
[0006]本實用新型實施例是這樣實現的，一種氮化鎵異質結場效應晶體管，包括:
[0007]襯底；
[0008]介質層，設置在所述襯底之上；
[0009]柵極，設置在所述介質層上；以及
[0010]應力襯墊薄膜層，包裹在所述柵極的外側。
[0011]優選的，所述介質層的材料包括氮化鎵，所述應力襯墊薄膜的材料包括氮化硅、氧化物、類金剛石材料中的一種或者多種。
[0012]優選的，所述氮化鎵異質結場效應晶體管還包括:
[0013]源極和漏極；
[0014]其中，在所述柵極的溝道引入壓縮力，在所述柵極與所述源極或者所述漏極之間的區域引入拉力。
[0015]優選的，所述壓縮力的大小為400_600MPa，所述拉力的大小為200_300MPa。
[0016]優選的，所述應力襯墊薄膜層包裹在所述柵極的外側并共同形成凸字形，且所述介質層重疊設置在所述襯底之上。
[0017]本實用新型通過在氮化鎵異質結場效應晶體管的結構中引入應力襯墊結構，在柵極溝道引入壓縮力，在柵極與源/漏之間的區域引入拉力，通過氮化鎵材料本身的壓電效應，有效控制閾值電壓或把閾值電壓向正方向移動從而實現增強型氮化鎵器件，同時降低器件的寄生電阻。
【附圖說明】
[0018]圖1為本實用新型一實施方式中氮化鎵異質結場效應晶體管的形成方法流程圖；
[0019]圖2為本實用新型一實施方式中氮化鎵異質結場效應晶體管結構示意圖；
[0020]圖3為本實用新型一實施方式中用類金剛石材料制作應力襯墊薄膜以形成氮化鎵異質結場效應晶體管的示例圖；
[0021]圖4(a)為本實用新型一實施方式中有和沒有應力襯墊的氮化鎵異質結場效應晶體管的轉移特性曲線圖；
[0022]圖4(b)為本實用新型一實施方式中有和沒有應力襯墊的氮化鎵異質結場效應晶體管的輸出特性曲線圖；
[0023]圖4(c)為本實用新型一實施方式中有和沒有應力襯墊的氮化鎵異質結場效應晶體管的寄生電阻曲線圖；以及
[0024]圖4(d)為本實用新型一實施方式中有和沒有應力襯墊的氮化鎵異質結場效應晶體管的跨導峰值曲線圖。
【具體實施方式】
[0025]為了使本實用新型的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。
[0026]本實用新型【具體實施方式】提供了一種氮化鎵異質結場效應晶體管的形成方法，主要包括如下步驟:
[0027]SI 1、形成襯底；
[0028]S12、在所述襯底之上形成介質層；
[0029]S13、在所述介質層上形成柵極；
[0030]S14、在所述柵極的外側包裹著應力襯墊薄膜。
[0031]本實用新型所提供的一種氮化鎵異質結場效應晶體管的形成方法，通過在氮化鎵異質結場效應晶體管的結構中引入應力襯墊結構，在柵極溝道引入壓縮力，在柵極與源/漏之間的區域引入拉力，通過氮化鎵材料本身的壓電效應，有效控制閾值電壓或把閾值電壓向正方向移動從而實現增強型氮化鎵器件，同時降低器件的寄生電阻。
[0032]以下將對本實用新型所提供的一種氮化鎵異質結場效應晶體管的形成方法進行詳細說明。
[0033]請參閱圖1，為本實用新型一實施方式中氮化鎵異質結場效應晶體管的形成方法流程圖。
[0034]在步驟Sll中，形成襯底。
[0035]在本實施方式中，該襯底主要是由半導體材料來形成。
[0036]在步驟S12中，在所述襯底之上形成介質層。
[0037]在本實施方式中，所述介質層重疊設置在所述襯底之上，也即介質層與襯底完全重合。在本實施方式中，所述介質層的材料包括氮化鎵。
[0038]在步驟S13中，在所述介質層上形成柵極。
[0039]在本實施方式中，所述在所述介質層上形成柵極的步驟S13之后，所述形成方法還包括:
[0040]在柵極溝道引入壓縮力；
[0041]在柵極與源極或者漏極之間的區域引入拉力。
[0042]在本實施方式中，所述壓縮力的大小為400_600MPa，所述拉力的大小為200-300MPao
[0043]在本實施方式中，柵極溝道引入壓縮力的可以有效降低柵極溝道的載流子濃度，實現閾值電壓向正方向移動，柵極與源極(或者漏極)之間的區域引入拉力可以提高載流子濃度，進而降低器件的寄生電阻。
[0044]在步驟S14中，在所述柵極的外側包裹著應力襯墊薄膜。
[0045]在本實施方式中，所述應力襯墊薄膜層包裹在所述柵極的外側并共同形成凸字形，所述應力襯墊薄膜的材料包括氮化硅、氧化物、類金剛石材料中的一種或者多種。
[0046]在本實施方式中，所述在所述柵極的外側包裹著應力襯墊薄膜的步驟S14具體包括:
[0047]利用原子層氣相沉積法、磁控濺射法、等離子體增強化學氣相沉積法或者過濾陰極真空電弧法，在所述柵極的外側表面沉積一層應力襯墊薄膜。
[0048]本實用新型所提供的一種氮化鎵異質結場效應晶體管的形成方法，通過在氮化鎵異質結場效應晶體管的結構中引入應力襯墊結構，在柵極溝道引入壓縮力，在柵極與源/漏之間的區域引入拉力，通過氮化鎵材料本身的壓電效應，有效控制閾值電壓或把閾值電壓向正方向移動從而實現增強型氮化鎵器件，同時降低器件的寄生電阻。
[0049]本實用新型【具體實施方式】還提供一種氮化鎵異質結場效應晶體管，主要包括:
[0050]襯底；
[0051]介質層，設置在所述襯底之上；
[0052]柵極，設置在所述介質層上；以及
[0053]應力襯墊薄膜層，包裹在所述柵極的外側。
[0054]本實用新型所提供的一種氮化鎵異質結場效應晶體管，通過在氮化鎵異質結場效應晶體管的結構中引入應力襯墊結構，在柵極溝道引入壓縮力，在柵極與源/漏之間的區域引入拉力，通過氮化鎵材料本身的壓電效應，有效控制閾