改進線寬均勻性及減少通道中缺陷，并基于高電子遷移率晶體管的交換電路及微波集成電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種改進線寬均勻性及減少通道中缺陷，并基于高電子遷移率晶體管的交換電路及微波集成電路。在制造基于高電子遷移率晶體管的交換電路和微波集成電路時，去除了影像場分界區(qū)或電路切割區(qū)中復合外延層材料以減小變形量而改進臨界線寬的均勻性，從而達到增強一個高電子遷移率晶體管及其所制成的交換電路和微波集成電路的功能及穩(wěn)定性。
【專利說明】改進線寬均勻性及減少通道中缺陷，并基于高電子遷移率晶體管的交換電路及微波集成電路
[0001]
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明涉及到用來作功率切換的電路及用來作微波放大的高電子遷移率晶體管器件和微波集成電路(MMIC)，以達到減小它們中間形成的缺陷微裂縫的產(chǎn)生并增強線寬的均勻性。
【背景技術(shù)】
[0003]除了常用到功率的切換和放大的金屬氧化物半導體(MOS)結(jié)構(gòu)、絕緣柵雙極晶體管(IGBT)和淺摻雜漏極金屬氧化物半導體結(jié)構(gòu)(LDMOS)的器件，一種基於II1-氮化物的器件和電路也正被研發(fā)中。這是想滿足對更高功率并減小功率損耗的要求。現(xiàn)有的在硅和砷化鎵上制作的器件及電路還無法同時滿足這兩項要求。應用上也很需要可以操作在高達200千兆赫毫米波段的高功率器件及電路。
[0004]對II1-氮化物的材料，III可為是周期表第三族中的鋁、鎵和銦。II1-氮化物半導體則包括氮化鋁(A1N)、氮化鎵(GaN)、氮化銦(InN)和它們的合金或熔合物(alloys)，例如:氮化鎵鋁(AlGaN)、氮化鎵銦(InGaN)和氮化銦鋁(AlInN)。
`[0005]由于II1-氮化物材料有優(yōu)良的電子特性，使用這些材料的器件或電路會有更高的功率及較低的損耗。這些優(yōu)良的電子特性主要在於大的能隙和不同的能量松弛時間，尤其是氮化鎵、氮化鎵鋁和氮化鋁。由于短的能量松弛時間和大的能隙，利用這些II1-氮化物半導體和它們的合金或熔合物(alloys)制作的器件會有很大的擊穿電場。例如:氮化鎵鋁的擊穿電場是3.0XlO6 V/cm,大約是硅和砷化鎵的10倍，因此這些II1-氮化物材料的器件在具有同樣尺寸或厚度的情況下，可以承受更大的電壓。
[0006]此外，這些II1-氮化物半導體可以穩(wěn)定操作的臨界溫度要比砷化鎵和硅都高。作一個比較，娃器件穩(wěn)定操作的臨界結(jié)溫度是250°C,對砷化鎵器件是400°C,而對II1-氮化物器件是600°C。因此，結(jié)合以上，高的擊穿電場、高的電荷遷移率和高的穩(wěn)定操作臨界溫度，很顯然基于II1-氮化物的器件和電子電路對高功率的切換和高頻率的毫米波電路的應用是比較理想的。
[0007]目前大多II1-氮化物外延層是沉積到備制較困難的藍寶石和碳化硅基座或襯底上的。由于材料特性，生長用來制作基座或襯底的藍寶石和碳化硅的單晶比較困難。相較之下，由于前六十年來的大量硅技術(shù)的研究跟發(fā)展，硅單晶的生長甚為成熟，硅基座或襯底的品質(zhì)也聞。
[0008]如果優(yōu)質(zhì)II1-氮化物外延層能沉積在硅基座或襯底上并開發(fā)成可靠的器件及電路，則很有可能發(fā)展出較低成本的高頻率、高功率電路。目前，II1-氮化物器件是制作在沉積在藍寶石，碳化硅和硅基座或襯底的外延層上的。然而，在II1-氮化物外延層上制作和器件操作上還有一些困難。其中一個困難起因于材料之間的熱膨脹系數(shù)和晶格差異。在沉積II1-氮化物外延層時，基座或襯底可高過攝氏1000度(°c)。在沉積并降溫后，在這些II1-氮化物外延層和基座中都會產(chǎn)生應力或應變，導致基座的變形使得光刻的器件線寬均勻性變差。應力或應變會在很薄的II1-氮化物外延層中導致不該有的微裂縫或缺陷。因此，在II1-氮化物外延層器件其尺寸均勻性及微裂縫或缺陷會影響在其上電路的電子特性。
[0009]如圖1a所示，一個用來沉積II1-氮化物外延層的晶圓或基座或襯底100，可以是藍寶石和碳化硅或硅，有一晶園直徑100D，晶園厚度100T。晶園厚度的均勻性為晶園總厚度變化(total thickness variation, TTV),此晶園總厚度變化可能在晶園厚度的百分之一以內(nèi)。對一個直徑為六寸厚度為一毫米的晶園，其TTV可小到三微米。如果沉積的II1-氮化物外延層110(圖1b)和此基座或襯底100沒有晶格差異和熱膨脹系數(shù)的不同時，此基座或襯底100不會變形。但我們知道II1-氮化物外延層的沉積是在高溫下進行，而所用的基座或襯底100和II1-氮化物外延層之間的晶格和熱膨脹系數(shù)有很大的差異。因此，氮化物外延層在高溫下沉積并降溫后，基座或襯底100和II1-氮化物外延層會有很大的應力和應變，導致基座或襯底100(圖1c)的變形。當基座或襯底100和II1-氮化物外延層110之間的晶格和熱膨脹系數(shù)的差異造成凹變形時并在II1-氮化物外延層中產(chǎn)生張應力。II1-氮化物外延層110表面形成第一圓球，具有第一圓球中心120和第一圓球直徑130，第一參考面140到II1-氮化物外延層最低點間的距離定出第一彎曲量160 (bow)。另如圖1d所示，當基座或襯底100和II1-氮化物外延層110之間的晶格和熱膨脹系數(shù)的差異造成凸變形時，會在II1-氮化物外延層中產(chǎn)生壓應力。這時基座或襯底100下表面形成第二圓球，有第二圓球中心120’，第二圓球直徑130’，第二參考面140’到基座或襯底100最高點間的距離定出第二彎曲量160’。
[0010]在一個沉積到基座或襯底上的II1-氮化物外延層上制造器件或電路的過程中，需要進行多次光刻過程。每一個光刻步驟包含下列步驟:(I)涂覆光阻和預烘乾，(2)通過光罩對各個光罩場(field)曝光，(3)在顯影液中顯影，(4)清洗并烘干，(5)檢查和測量圖形線寬。在以上所述的光刻過程后，即可進行II1-氮化物外延層局部的蝕刻或金屬的沉積。在局部的蝕刻或金屬的沉積后，存留的光阻可用溶劑清除。經(jīng)最后清洗并烘干后，晶園基座或襯底即可進行下一步的光刻過程。在上述的光刻過程中，相當關(guān)鍵的步驟是(2)通過光罩對各個光罩場(field)曝光。這個對各個光罩場(field)的曝光是在步進曝光機(stepper)中或是掃描曝光機(scanner)中進行。如圖2示,一個步進曝光機(stepper)或是掃描曝光機(scanner) 200的簡化不意圖，有一個光源210, —個鏡頭220,光源發(fā)射的光215照射厚度為230T的到光罩230，通過鏡頭產(chǎn)生該光罩的影像240投影涂覆在一晶園260表面的光阻250上,形成一個第一光罩場影像270,有一個光罩場影像寬270W,有個光罩場影像長270L。第一光罩場影像曝光完后，晶園基座或襯底被移到新的位置，以進行后續(xù)光罩場影像的曝光，直到整個晶園曝光完畢。
[0011]利用一個步進曝光機或是掃描曝光機進行影像的曝光時，在光阻上可以產(chǎn)生的最小圖形的尺寸為=FS=Ii1 λ /NA，此處ki大約為0.3-0.4，λ為所使用光源的波長，NA為鏡頭220的數(shù)值孔徑220D。對一個步進曝光機或是掃描曝光機，Ii1和NA有下限和上限，現(xiàn)有技術(shù)采用盡量短波長的光源來曝光。例如，一個步進曝光機使用汞燈i_線，其波長為365納米。一個掃描曝光機使用氟化氬雷射或激光，其波長為193納米。另外一個重要的參數(shù)是景深或曝光深度(DOF) 280，該景深給出曝光機對一光阻曝光解析度的能力。這是曝光機能在光阻產(chǎn)生規(guī)格之內(nèi)的圖像臨界線寬(critical dimension,⑶)的最大距離范圍。因此，曝光景深或曝光深度，DOF的數(shù)值是定作光阻所在的晶園在向上或向下移動時，圖像的線寬變化保持在規(guī)格臨界線寬的±10%之內(nèi)的允許晶園上下移動最大距離。
[0012]表一,使用不同波長光源的步進曝光機和掃描曝光機的曝光景深 波長(納米)數(shù)值孔徑(NA)景深DOF (納米)光源
3650.61,0001-線汞燈
2480.7700氟化氪激光
1930.75500氟化氬激光 表一給出使用不同波長光源的步進曝光機和掃描曝光機的曝光景深和對應的波長及數(shù)值孔徑。可以看到這些步進曝光機和掃描曝光機的曝光景深很小。因此，要把光罩上的圖像清晰的投影到涂覆在凹或凸變形的晶園而達到一個線寬均勻的光罩場并保持規(guī)格之內(nèi)的圖像臨界線寬(CD)并不容易。如果變形量或彎曲量(160，160’ )超過景深D0F，在光罩上尺寸相同的圖像投影到同一個光罩場(field)光阻并顯影后，圖像臨界線寬會不均勻而隨位置而變化。不均勻的圖像臨界線寬使得所制成的器件或電路的電特性也不均勻。為了達到圖像臨界線寬的均勻性，步進曝光機或掃描曝光機中的晶園座(wafer chuck)對晶園施加一吸引力，以使變形成凹或凸的晶園變平。這個晶園座對晶園施加的吸引力在此晶園中產(chǎn)生額外的應力同時對其上的II1-氮化物外延層產(chǎn)生另一額外應力及應變。連同外延層生長或沉積時所引發(fā)的應力和應變，此II1-氮化物外延層中將會產(chǎn)生更多的微裂縫和缺陷，從而影響到所制成器件和電路的功能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]本發(fā)明涉及到使用在沉積到硅，藍寶石或碳化硅基座或襯底上的II1-氮化物外延層制作出來的晶體管器件和微波集成電路，也可使用在沉積到砷化鎵，硅，藍寶石或碳化硅基座或襯底上II1-砷化物外延層制作出來的晶體管器件和微波集成電路，以達到改善臨界線寬均勻性的目的。
[0014]為實現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明提供一個去除了影像場分界區(qū)或切割區(qū)中復合外延層材料以改進臨界線寬均勻性及減少通道中缺陷，并基于高電子遷移率晶體管的交換電路及微波集成電路，所述電路制造在一個晶圓或基座上，該晶圓或基座上有至少一個X軸向影像場分界區(qū)或切割區(qū)和至少一個Y軸影像場分界區(qū)或切割區(qū)，定出至少四個影像場，該影像分界區(qū)或切割區(qū)介于相鄰的影像場之間，并成為影像場邊緣；每一個影像場上至少有一個覆蓋了復合外延層的復合外延層區(qū)，每一個復合外延層區(qū)有一個復合外延層區(qū)長度，一個復合外延層區(qū)寬度，定義四個復合外延層區(qū)邊緣，該復合外延層至少有一個緩沖層，一個導電通道層、一個肖特基層和一個歐姆接觸層，一個源極層，一個漏極層；每個影像場上有至少一個在該復合外延層區(qū)形成的高電子遷移率晶體管，該高電子遷移率晶體管具有一個漏極，一個源極和一個由一個第一柵極頭部和一個第一柵極根部組成的第一柵極，在該復合外延層區(qū)外的基座上有至少一個電阻器，至少一個電容器，至少一個電感器，至少一個信號輸入端口，至少一個信號輸出端口，該X軸向的影像場的分界區(qū)或切割區(qū)及Y軸向的影像場的分界區(qū)或切割區(qū)中的復合外延層材料的一部或全部被去除，以釋放其感應到該晶圓或基座上部分的應力或應變，以減小該基座的變形，從而達到便于制造時的光刻步驟，并達成該交換電路及微波集成電路和高電子遷移率晶體管中圖像臨界線寬的均勻性，其電特性和電路的穩(wěn)定性及可靠性。
[0015]本發(fā)明同時提供了一個去除了電路切割區(qū)中復合外延層材料以減小變形量而改進臨界尺寸均勻性及減少通道中缺陷，并基于高電子遷移率晶體管的交換電路及微波集成電路，所述的電路制造在一個晶圓或基座上，該晶圓或基座上有至少四個影像場，每一影像場中有至少一個X軸向的電路切割區(qū)及至少一個y軸向電路切割區(qū)，定出至少四個電路區(qū)，該電路切割區(qū)介于相鄰的電路區(qū)之間，并成為電路區(qū)邊緣；該電路區(qū)上至少有一個覆蓋了一個復合外延層的復合外延層區(qū)，每一個復合外延層區(qū)有一個復合外延層區(qū)長度，一個復合外延層區(qū)寬度，定義四個復合外延層區(qū)邊緣，該復合外延層至少有一個緩沖層，一個導電通道層、一個肖特基層和一個歐姆接觸層，一個源極層，一個漏極層，至少一個在該復合外延層區(qū)形成的高電子遷移率晶體管，該高電子遷移率晶體管具有一個漏極，一個源極和一個由一個第一柵極頭部和一個第一柵極根部組成的第一柵極，在該復合外延層區(qū)外的基座上有至少一個電阻器，至少一個電容器，至少一個電感器，至少一個信號輸入端口，至少一個信號輸出端口，該X軸向的電路切割區(qū)及I軸向的電路切割區(qū)中的復合外延層材料的一部或全部被去除，以釋放其感應到該晶圓或基座上部分的應力或應變，以減小該基座的變形，從而達到便于制造時的光刻步驟，并達成該交換電路及微波集成電路和高電子遷移率晶體管中圖像臨界尺寸的均勻性，其電特性和電路的穩(wěn)定性及可靠性。
[0016]該復合外延層區(qū)形成的高電子遷移率晶體管具有一個柵極，該柵極具有一個柵極頭部和一個柵極根部，該柵極根部底層材料，選自鎳鉻合金NixCivx或鎳鎢合金NiyW1+其中x〈0.4，y〈0.3，，以增強對該復合外延通道層表面的附著力并減小已吸附和擴散到復合外延通道層中氧或水的分子的作用。該柵極為多層金屬，其材料可選自下列材料組:鉬，鈦，鎮(zhèn)，組，鶴，金，銅，招。
[0017]該晶圓或基座的材料由硅，碳化硅，藍寶石和砷化鎵基座或襯底中選出。
[0018]該復合外延層的材料選自下述材料組:氮化鋁，氮化鎵，氮化銦，氮化鎵鋁，氮化鎵銦，氮化銦鋁，及其合金或熔合物。該復合外延層的材料也可選自下述材料組:砷化鋁，砷化鎵，砷化銦，砷化鎵鋁，砷化鎵銦，砷化銦鋁，及其合金或熔合物。
[0019]該高電子遷移率晶體管具有一個漏極和一個源極，該漏極和源極為多層金屬，其材料可選自下列材料組:鈦，鎳，鉭，鎢，金，銅，鋁。
該肖特基層和柵極之間另加了一個柵極介質(zhì)層，該柵極介質(zhì)層的材料可以選自:氮化硅，氧化硅，氮氧化硅，氧化鉿，氧化鎂或它們的熔合物，以降低柵極及源極，和柵極及漏極之間的漏電流，從而增強所制成微波集成電路和交換電路的功能。
[0020]在該高電荷遷移率晶體管及其所制成的微波集成電路和交換電路的表面沉積一層保護層，該保護層的材料可以選自:氮化硅，氧化硅，或氮氧化硅，以保護器件，電路并減小操作中的原子擴散或氧化，減低可能產(chǎn)生的表面態(tài)。
[0021]該柵極根部長度小于一微米(1000納米)或最好小于250納米，柵極根部高度不小于100納米，以減小柵極及源極和柵極及漏極之間的電容，以提高該高電荷遷移率晶體管及所制成微波集成電路和交換電路的速度和功能。
[0022]另在該肖特基層中蝕刻一肖特基層凹槽，柵極根部材料的全部或一部沉積到該肖特基層凹槽中，以起到該高電荷遷移率晶體管達到加強穩(wěn)定性和操作的可靠性。
[0023]根據(jù)本發(fā)明，在制造基于高電子遷移率晶體管的交換電路和微波集成電路時，通過去除影像場分界區(qū)或切割道中復合外延層材料以減小變形量，可以達到改善臨界線寬均勻性的目的，從而達到增強一個高電子遷移率晶體管及其所制成的交換電路和微波集成電路的功能及穩(wěn)定性。
[0024]【專利附圖】

【附圖說明】
圖1a給出一個用來沉積II1-氮化物外延層晶圓基座或襯底，有一晶園直徑(100D)，和晶園厚度(100T)。圖1b給出沉積了一外延層的基座或襯底，因其材料與基座或襯底沒有晶格差異和熱膨脹系數(shù)的不同，此基座或襯底不會變形。圖1c給出一沉積了一外延層材料的基座或襯底，外延層材料和基座或襯底材料有晶格差異和熱膨脹系數(shù)的不同，基座或襯底因而變凹形。圖1d給出一個沉積了一外延層材料的基座或襯底，外延層其材料的基座或襯底有晶格差異和熱膨脹系數(shù)的不同，基座或襯底因而變凸形。
[0025]圖2顯示了一個步進曝光機或是掃描曝光機的簡化示意圖200，有一個光源210，一個鏡頭220，光源發(fā)射的光215照射到光罩230，通過鏡頭產(chǎn)生該光罩的影像240投影涂覆在一晶園260表面的光阻250上,形成一個第一光罩場影像270。第一光罩場影像曝光完后，晶園基座或襯底被移到新的位置，以進行后續(xù)光罩場影像的曝光，直到整個晶園曝光完畢。
[0026]圖3a給出一個有一外延層的基座300，該基座因外延層而產(chǎn)生應力和凹的應變。變形量330小于景深(DOF) 280,圖3b給出一個有一外延層的基座300’，該基座因外延層而產(chǎn)生更嚴重的應力和凹的應變。變形量330’大于景深(DOF) 280’，圖3c給出一個有一外延層的基座300”，該基座因外延層而產(chǎn)生更嚴重的應力和凸的應變。變形量330”大于景深(DOF) 280”。
[0027]圖4a給出經(jīng)由晶圓座對晶圓施加吸力而在復合外延層中產(chǎn)生的微裂縫(410，420，430，)或是缺陷。圖4b給出一個通道中有微裂縫(450，460)的高電子遷移率晶體管440。圖4c給出一個通道中沒有微裂縫的高電子遷移率晶體管的截面圖。
[0028]圖5a給出一個有因晶圓變形而生的變形量530的晶圓的一部分，圖5b是把X軸向影像場的分界區(qū)或切割區(qū)及Y軸影像場分界區(qū)或切割區(qū)中的復合外延層材料蝕刻，以釋放其中部分的應力或應變的情況。圖5C給出去除了 X軸向影像場的分界區(qū)或切割區(qū)及Y軸影像場分界區(qū)或切割區(qū)中的復合外延層材料后，晶圓減小應力和應變后的截面，圖5d則給出去除了X軸向影像場的分界區(qū)或切割區(qū)及Y軸影像場分界區(qū)或切割區(qū)中的復合外延層材料并涂布了光刻膠后的截面。
[0029]圖6a顯不一個基座或襯底上的一個影像場600,因外延層材料所產(chǎn)生的凹變形，圖6b給出去除了 X軸向電路分界區(qū)或切割區(qū)及Y軸向電路分界區(qū)或切割區(qū)中的復合外延層材料后，減小應力和應變后的情況。圖6c給出去除了 X軸向電路分界區(qū)或切割區(qū)及Y軸向電路分界區(qū)或切割區(qū)的復合外延層材料后，變形量690減小到小于景深(DOF) 280的截面。圖6d給出涂覆了一層光刻膠到去除了 X軸向電路分界區(qū)或切割區(qū)及Y軸向電路分界區(qū)或切割區(qū)的復合外延層材料后，最后變形量690’減小到小于景深(DOF) 280的截面。
[0030]圖7a顯示一個理想而未變形的基座，有一沉積的外延層材料，圖7b顯示涂覆光阻并曝光顯影后曝露出分界區(qū)或切割區(qū)的情形。圖7c顯示在分界區(qū)或切割區(qū)內(nèi)除緩沖層外，蝕刻完其他復合外延層材料后的情形，圖7d顯示進一步蝕刻完部分緩沖層材料后的情形。圖7e顯示蝕刻完整個復合外延層材料后產(chǎn)生了復合外延層材料腔體并曝露出硅基底的情形。圖7f顯示除蝕刻完整個復合外延層材料后，還蝕刻了基座表面層材料的情形。
[0031]圖8給出一個兩級微波集成電路的簡化頂視圖，有兩個高電子遷移率晶體管，和幾個偏置元件，包括電阻器(861，862，863，864，865)，電容器(871，872，873，874，875，876，877)和電感器(881，882，883，884，885，886，887)。我們可以看到用來制作主動器件，即這兩個高電子遷移率晶體管(840，850)所需的面積相當?shù)男　?br> [0032]圖9a給出一高電子遷移率晶體管，有四個第一復合氮化物外延層區(qū)邊緣(921，922，923，924)及四個基座邊緣(911，912，913，914)，其間的距離控制到不小于第一通道區(qū)邊緣臨界距離應該為100微米或最好為150微米，以避免因去除切割區(qū)使得邊緣的復合氮化物外延層區(qū)中應力或應變下降對所成高電子遷移率晶體管中通道電荷密度的影響，從而影響到所制成的微波集成電路及用來調(diào)制高功率的電路。圖％是圖9a中高電子遷移率晶體管沿AA’線的截面圖。
[0033]附圖標記說明
100-基座或襯底，100D-晶園直徑，100T-晶園厚度，
110- M ?氮化屋外延層，
120-第一圓球中心，120’ -第二圓球中心，
130-第一圓球直徑，130’ -第二圓球直徑，
140-第一參考面，140’ -第二參考面`，
160-第一彎曲量，160’ -第二彎曲量，
200-步進曝光機或掃描曝光機，
210-光源，215-光源發(fā)射的光，
220-鏡頭，
230-光罩，
240-光罩的影像，
250-光阻，
260-晶園，
270-第一光罩場影像，270L-光罩場影像長，270W-光罩場影像寬，
280、280，、280 ” -景深(DOF )，
310-基座，31Off-基座部分寬，
320-光阻，320C’、320C”-中央?yún)^(qū)，320L’，320R，、320L”、320R” -外部區(qū)域 330、330’、330”-彎曲量，
410，420, 430-微裂縫，410a，420a，430a-微裂縫長軸，
440-高電子遷移率晶體管，
441-硅基座，
442-復合外延層區(qū)，442B-外延緩沖層，442C-導電通道層，442S-肖特基層，4420MS-源極歐姆接觸層，4420MD-漏極歐姆接觸層，442W-復合外延層寬，
443-源極、443E-第一源極邊， 444-漏極，444E-第一漏極邊，
445-柵極，445A-柵極長軸，445L-柵極長、445W-柵極寬，
446-通道區(qū)，446A-通道區(qū)長軸，446L-通道區(qū)長，446W-通道區(qū)寬，
450,460-第一微裂縫和第二微裂縫
510-晶園或基座，
520-復合外延層，521-緩沖層，522-導電通道層，523-肖特基層，524-突出層，525-歐姆接觸層，
530-初始彎曲量，
540-第一光阻層，
(550-1，550-2，550-3，550-4，550-5，550-6，550-7，550-8)_X 軸向影像場分界區(qū)或切割
區(qū)，
(560-1，560-2，560-3，560-4，560-5，560-6，560-7，560-8 ) -Y 軸影像場分界區(qū)或切割
區(qū)，
570-影像場，
585-第二光阻層，
590-最后彎曲量，590’ -涂了光刻膠以后的最后彎曲量 600-基座或襯底上的一個影像場，
610-晶圓或基座，
620-復合外延層，621-緩沖層，622-導電通道層，623-肖特基層，624-突出層，625-歐姆接觸層，
630-初始彎曲量，
640-第一光阻層，
(680-1?680-6) -X軸向電路分界區(qū)或切割區(qū)，
(685-1?685-7) -Y軸向電路分界區(qū)或切割區(qū)，
695-第二光阻層，
660-電路區(qū)，
690-最后彎曲量，690’ _涂了光刻13父以后的最后彎曲量，
710-基座，710C-基座上層槽，710⑶-基座上層槽深，
720-復合外延層，720Ε-曝露的復合外延層，720C-復合外延層槽，721-氮化鎵鋁緩沖層，721C-緩沖層槽，721C’ -部分緩沖層槽，721Τ-緩沖層厚度，721Τ’ -緩沖層表層厚，722-通道層，722Τ-通道層厚，723-肖特基層，723Τ-肖特基層厚，724-突出外緣層，724Τ-突出外緣層厚，725Τ-歐姆接觸層厚，725-氮化鎵銦歐姆接觸層，
730Τ-第一層光刻膠或光阻厚度，(730R，730L )-第一層光刻膠或光阻，730W-切割道區(qū)槽寬，730C-切割道區(qū)槽，
800-微波集成電路，
810-基座，(811,812，813,814)-四個基座邊，
820-信號輸入端口，
830-信號輸出端，
840-第一級的高電子遷移率晶體管，841-第一復合氮化物外延層區(qū)，850-第二級的高電子遷移率晶體管，851-第二復合氮化物外延層區(qū)，
(861，862，863，864，865)-電阻器，
(871，872，873，874，875,876,877)-電容器，
(881,882,883,884,885,886,887)-電感器，
900-高電子遷移率晶體管
910-基座，(911,912,913,914)-四個基座邊緣，
920-第一復合氮化物外延層區(qū)，(921，922，923，924)-四個第一復合氮化物外延層區(qū)邊緣，
(921D，922D，923D，924D)-四個基座邊緣(911，912，913，914)與對應第一復合氮化物外延層區(qū)邊緣(921，922，923，924)間的距離，
942-復合外延層，942B-外延緩沖層，942C-導電通道層，942S-肖特基層，9420MS-源極歐姆接觸層，9420MD-漏極歐姆接觸層，942W-復合外延層寬，
943-源極，
944-漏極
945-柵極，945L-柵極長度、945W-柵極寬度，
946-通道區(qū)，946L-通道區(qū)長度，946W-通道區(qū)寬度，
(Θ 1，Θ 2，Θ 3)-裂縫長軸角度
(111)_ 娃晶園，(0001)-面，
[1120], [1210]，[2U0]-微裂縫方向，
(1100)，(1010)，(0110)-[1120], [1210]和[2U0]相對的斷裂面。
【具體實施方式】
[0034]下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明的【具體實施方式】進一步加以描述:
本發(fā)明中的半導體器件主要是基于沉積到硅，碳化硅，藍寶石等基座上的II1-氮化物外延層或II1-砷化物外延層。以硅基座為例，復合II1-氮化物外延層一般沉積到(111)或(100)晶面上。在沉積并降溫后，在這些復合II1-氮化物外延層和基座中都會產(chǎn)生應力或應變，此應力對氮化鎵鋁-氮化鎵-氮化鋁-硅[AlGaN-GaN-AlN-Si]結(jié)構(gòu)中本質(zhì)(intrinsic)或低摻雜的氮化鎵招外延層中為張應力(tensile stress),并在此氮化鎵招層中引發(fā)電荷極化(charge polarization)。此電荷極化在氮化鎵招層中靠氮化鎵的一側(cè)為正電荷，而在遠離氮化鎵的另一側(cè)為負電荷。在氮化鎵鋁層中靠氮化鎵的一側(cè)引發(fā)的正極化電荷在氮化鎵層近表面層中感應約同數(shù)量負自由載子即負電子，形成一極薄的自由載子層。在晶體管制成后，此一極薄的自由載子層將形成此晶體管的溝道(channel)或通道。要制造的晶體管包含一個溝道，一個源極，一個漏極和一個柵極，控制電壓加到柵極和源極之間，從而達到一改變此控制電壓來調(diào)制溝道中所感應負自由載子即負電子的數(shù)量。負自由載子即負電子由靜電感應到結(jié)構(gòu)中本質(zhì)(intrinsic)或未摻雜的氮化鎵外延層的溝道中，所能遭受的雜子散射(impurity scattering)很小。因此,負自由載子即負電子在此種晶體管溝道中的電荷遷移率高，而此種晶體管被稱作高電荷遷移率晶體管(High ElectronMobility Transistor, HEMT)。為進一步加強晶體管的操作，可對氮化鎵招外延層進行摻雜，使雜質(zhì)原子所對應的負自由電子進入溝道中以增加其數(shù)量。由以上說明，我們知道II1-氮化物外延層各個層之間由于材料間熱膨脹系數(shù)和晶格差異產(chǎn)生的應力或應變對一個高電荷遷移率晶體管的操作是不可少的。如表二所示，氮化鎵鋁，氮化鎵，氮化鎵銦，氮化鋁的熱膨脹系數(shù)都比硅的熱膨脹系數(shù)大。由于它們之間不同的熱膨脹系數(shù)和晶格常數(shù)，這些復合II1-氮化物外延層在沉積并降溫后，會在II1-氮化物外延層產(chǎn)生相當大的張應力。升溫或降溫時會產(chǎn)生應力或應變。除了在外延過程中導致的張應力，額外的張應力也可在后續(xù)的器件制造過程中產(chǎn)生的升溫或降溫中產(chǎn)生。甚至在高功率的開關(guān)操作中，所伴隨的溝道溫度上升或下降也可能產(chǎn)生額外的張應力。大的張應力將在氮化鎵鋁，氮化鎵，氮化鎵銦，氮化鋁外延層中產(chǎn)生微裂縫。
[0035]除了 II1-氮化物外延層以外，應力也發(fā)生在II1-砷化物外延層，例如當前無線通訊使用得多的砷化鎵鋁(AlGaAs)，砷化鎵(GaAs)，砷化鎵銦(InGaAs)，砷化鋁(AlAs)都有不同程度的應力并導致一些微裂縫。
[0036]因此，本發(fā)明涉及到使用在沉積到硅，藍寶石或碳化硅基座或襯底上的II1-氮化物外延層制作出來的晶體管器件和微波集成電路，也可使用在沉積到砷化鎵，硅，藍寶石或碳化硅基座或襯底上II1-砷化物外延層制作出來的晶體管器件和微波集成電路。
[0037]用來制作高電荷遷移率晶體管和微波集成電路的復合II1-氮化物及II1-砷化物外延層通常包含一個緩沖層(buffer layer)和通道層(channel layer),肖特基層(Schottky layer),高摻雜的歐姆層(ohmic layer),突出邊緣層(ledge layer) 0 以一復合砷化物外延層為例，緩沖層由交互的幾層砷化鎵，砷化鎵銦構(gòu)成，通道層為無摻雜的砷化鎵銦，肖特基層局部摻雜的砷化鎵鋁，歐姆層為高摻雜的砷化鎵銦，邊緣層為低摻雜的砷化鎵。無摻雜的砷化鎵銦溝道或通道中的電荷遷移率高可高達10，000cm2/V-sec，此一復合砷化物外延層可用來制作高速高效率的器件及電路?；卸紩a(chǎn)生應力或應變。
[0038]復合砷化物外延層中，由于各層之間不同的熱膨脹系數(shù)和晶格常數(shù)，這些復合II1-砷化物外延層在沉積并降溫后，會在II1-砷化物外延層產(chǎn)生相當大的張應力。升溫或降溫時會產(chǎn)生應力或應變。除了在外延過程中導致的張應力，額外的張應力也可在后續(xù)的器件制造過程中產(chǎn)生的升溫或降溫產(chǎn)生。甚至在高功率的開關(guān)操作中，所伴隨的溝道溫度上升或下降也可能產(chǎn)生額外的張應力。大的張應力將在砷化鎵鋁，砷化鎵，砷化鎵銦，砷化鋁外延層中產(chǎn)生微裂縫或缺陷。
[0039]表_.與聞電荷遷移率晶體管有關(guān)材料的熱膨脹系數(shù) 材料 熱膨脹系數(shù)(10_6 / K)
氮化鋁AlN5.3
氮化鎵GaN5.5
氮化鎵招5.4
氮化鎵銦InN3.8
神化嫁GaAs6.8
砷化鎵鋁 Ala2Gaa8As5.6
砷化鎵銦 Ina2Gaa8As5.6
娃 Si3.0
碳化硅SiC2.8
藍寶石Sapphire5?6.6 圖3a給出一個基座310的一部分，有一層涂覆在上面的光阻320，有一基座部分寬31 Off,約等于圖2所示的影像場寬(field width)270W，該基座是凹的，有一個彎曲量330，小于光刻機的景深280。在這種情況下，當一個光罩的圖像投影到光阻中央?yún)^(qū)的表面時，則整個光罩場中的光阻會在景深之內(nèi)，使得所得到圖像臨界線寬(CD)在整個光罩影像場內(nèi)為均勻的。
[0040]當基座的變形較嚴重或是景深較小且基座是凹的時，彎曲量330’會比景深280要大，如圖3b所示。在這種情況下，當一個光罩上的圖像投影到光阻320表面時，只有中央?yún)^(qū)320C’的光阻會落在景深之內(nèi)，使得圖像的線寬均勻。在外部區(qū)域(320L’，320R’)，其光阻落在景深之外，因此圖像臨界線寬會不均勻。臨界線寬的變化將超出規(guī)格的正負10%，此數(shù)字是一般被用來定義景深的最大線寬變化。
[0041]同理，當基座的變形較嚴重或是景深較小且基座是凸的時，彎曲量或變形量330”會比景深280要大，如圖3c所示。在這種情況下，當一個光罩上的圖像投影到光阻320表面時，只有中央?yún)^(qū)320C”的光阻會落在景深之內(nèi)，使得圖像的線寬均勻。在外部區(qū)域(320L”，320R”)，其光阻落在景深之外，因此圖像臨界線寬會不均勻，使得臨界線寬的變化超出規(guī)格的正負10%。
[0042]在曝光時，基座在影像場的全范圍之內(nèi)必須充分平整。在光刻機及其它半導體制造裝備中，這是經(jīng)由晶圓座(wafer chuck)對晶圓施加吸力來達成,此吸力經(jīng)由靜電或是真空來產(chǎn)生。但此種使得晶圓變形而變平的吸力，在原來復合外延層沉積過程中所引發(fā)的應變和應力之外，又產(chǎn)生了額外的應力及應變，使得復合外延層中產(chǎn)生微裂縫或是缺陷。要指出的是，上述微裂縫或缺陷發(fā)生的位置是相當隨機的。以沉積到硅晶圓(111)面上的II1-氮化物外延層為例，在沉積過程和后續(xù)降溫之后，在此II1-氮化物外延層中將引發(fā)相當大的張應力，導致晶圓的變形。在曝光過程中，由于晶圓座對該晶圓所加的吸力，會產(chǎn)生一些微裂縫(410，420，430，圖4a)或缺陷，該微裂縫各有一個微裂縫長軸(410a，420a，430a)，它們發(fā)生的位置是隨機的，相鄰兩個微裂縫(410-420，420-430，430-410)各有微裂縫長軸角度(Θ1，Θ 2，Θ3)。上述例子發(fā)生在(111)面硅晶圓上(OOOl)面的氮化鎵、氮化鋁、氮化銦及其熔合物的外延層中，三個微裂縫方向則指向[11迅)]，[1210]和[2U0]。相對的斷裂面是(1100)，(1010)和(0110)。在外延層沉積過程中，外延的關(guān)系是氮化鎵的
(OOOl)面平行于娃的(111)面,而娃[110]方向平行于氮化鎵[1120]方向，娃的[112]方向平行于氮化鎵[1100]方向。由于硅晶體主斷裂面是{111}而其以斷裂方向為〈110〉。因此，氮化鎵和硅有一個共同的斷裂方向，即氮化鎵沿[11卻]方向，而硅沿[HO]方向。所以在II1-氮化物復合外延層中因吸力可能產(chǎn)生的微裂縫，其長軸將指向[11迅)]，[1210]和[2U0]方向。
[0043]當這些引發(fā)的微裂縫或缺陷接近通道區(qū)時，會降低含有這些高電子遷移率晶體管的交換電路及微波集成電路的功能或使其損壞。圖4b給出一個高電子遷移率晶體管440的頂視圖，有一個硅基座441、一個復合外延層區(qū)442，在本例中它是氮化鎵銦-氮化鎵鋁-氮化鎵，這個復合外延層有一個復合外延層寬442W、一個源極443、一個漏極444和一個柵極445,該柵極有一個柵極長445L、一個柵極寬445W,該源極443有一個面對柵極的第一源極邊443E，該漏極有一個面對柵極的第一漏極邊444E。介于該源極和漏極邊的復合外延層區(qū)形成一個通道區(qū)446，有一個通道區(qū)長446L、一個通道區(qū)寬446W，該通道區(qū)寬446W約等于復合外延層區(qū)寬442W，該通道區(qū)有一個通道區(qū)長軸446A大約和第一源極邊443E平行或和第一漏極邊444E平行；該通道區(qū)內(nèi)有一個第一微裂縫450和第二微裂縫460。該柵極有一個柵極長軸445A大約與通道區(qū)長軸446A平行。圖4c給出了一個取自圖4b高電子遷移率晶體管440沿A-A’線的一個截面圖，此處復合外延層區(qū)442以外延沉積和蝕刻步驟做成，至少有四個子層，一個外延緩沖層442B來達成附著和晶格的松弛；一個導電的通道層442C ；一個肖特基層442S ;—個源極歐姆接觸層4420MS及一個漏極歐姆接觸層4420MD。該緩沖層442B可以是多層的氮化鋁-氮化鎵鋁，該導電通道層442C的材料可以是氮化鎵或氮化鎵銦，該肖特基層442S材料可以是氮化鎵鋁，而該源極歐姆接觸層4420MS和漏極歐姆接觸層4420MD的材料可以是高摻雜的氮化鎵或氮化鎵銦。因此，由于高摻雜，如圖4c中的小圓圈所示，在源極歐姆接觸層4420MS和漏極歐姆接觸層4420MD中的自由電荷密度很高，以達到與源極443和漏極444低電阻接觸。源極443是一個沉積的金屬層以達成對該源極歐姆層的歐姆接觸，漏極444也是一個沉積的金屬層以達成對該漏極歐姆層的歐姆接觸。在通道層442C中，有很多以小圓圈表示的自由電荷，其密度經(jīng)由復合II1-氮化物外延層(氮化鎵銦-氮化鎵鋁-氮化鎵)的沉積過程來控制。對應力的適當?shù)目刂瓶墒乖撏ǖ缹拥姆綁K電阻控制在每方塊100歐姆或200歐姆。在一個通道區(qū)寬對通道區(qū)長的比例為100的高電子遷移率晶體管中，晶體管導通時(ON)，源極和漏極之間通道區(qū)的電阻為I歐姆，這個I歐姆的電阻在很多應用中可以忽略。當柵極和源極之間加一個電壓，會使得大部分的自由電荷被從柵極底下的通道中排除。這個作用是由于所加電壓在肖特基層中所產(chǎn)生的額外電場引起。當電子從柵極底下的通道中被排除后，它的電阻系數(shù)會增加幾個數(shù)量級，此時，高電子遷移率晶體管處于關(guān)閉的狀態(tài)(OFF)。介于漏極和源極之間的通道電阻會從原來導通狀態(tài)的I歐姆增加幾千或幾百萬歐姆。上述描述的高電子遷移率晶體管沒有考慮微裂縫或缺陷所產(chǎn)生的影響，而可看做是一個理想的開關(guān)或放大器。當一個中間數(shù)值的電壓加到該柵極和源極之間時，少量的自由電荷會留在通道中，源極和漏極之間的電阻也會在一個中間的數(shù)值范圍。此時，漏極和源極之間可以有一個相當?shù)碾娏髁鬟^。這時，高電子遷移率晶體管可作為一個放大交流電或交流信號的電子放大器，而交流電或交流信號的頻率可在微波或是毫米波的范圍或波段。為了達到好的器件功能，在導通時通道中的自由電荷或電子分布必須連續(xù)。
[0044]根據(jù)本發(fā)明，如圖5a所示，為便于后續(xù)使用步進光刻機或掃描光刻機來在一個晶圓510上制造電路，該晶圓510有一個復合外延層520、有一個緩沖層521、一個導電通道層522、一個肖特基層523、一個突出層524和一個歐姆接觸層525，且有相當?shù)某跏紡澢?30。根據(jù)本發(fā)明，為了達到改進臨界線寬均勻性的目的，在制造電路前要先對復合外延層520作如圖5b所示的切割處理，以達到減少晶圓的彎曲量530，使其小于景深280。該晶圓510的材料由硅，碳化硅，藍寶石和砷化鎵基座中選出。該復合外延層520的材料選自下述材料組:氮化鋁，氮化鎵，氮化銦，氮化鎵鋁，氮化鎵銦，氮化銦鋁，及其合金或熔合物。該復合外延層520的材料也可選自下述材料組:砷化鋁，砷化鎵，砷化銦，砷化鎵鋁，砷化鎵銦，砷化銦鋁，及其合金或熔合物。
[0045]為了對復合外延層520作切割處理，首先要先涂覆一個第一光阻層540到該晶圓上。為了進行第一光刻步驟及第一蝕刻步驟，對該第一光阻層用分割復合外延層的第一光罩來曝光并顯影，以產(chǎn)生X軸向影像場的分界區(qū)或切割區(qū)或切割線(550-1，550-2，550-3，550-4，550-5，550-6，550-7，550-8，圖5b)及Y軸影像場分界區(qū)或切割區(qū)或切割線(560-1，560-2，560-3，560-4，560-5，560-6，560-7，560-8)。這些分界區(qū)或切割區(qū)介于相鄰的影像場570之間，將每個影像場570與相鄰的影像場分隔開來。曝光顯影后，各個X軸向和Y軸向影像場分界區(qū)或切割區(qū)內(nèi)的光阻被除去，暴露出其下的復合外延層520。接著，蝕刻該復合外延層的一部分或全部，以釋放其中部分的應力或應變。該復合外延層的蝕刻由一個干刻方法，例如反應離子蝕刻或是電漿蝕刻來達成，所說蝕刻可以完全蝕穿含有緩沖層的復合外延層。蝕刻完畢后，需去除在晶圓510上的該第一光阻層540。如圖5c (圖5b中沿AB線的截面圖)所示，經(jīng)過分割處理后，由于復合外延層520和晶圓510中的應力和應變減小了，使得每一個影像場570最后的彎曲量590比原先的彎曲量530 (圖5a)要小得多。此時，晶圓可以進行制造器件或電路的后續(xù)光刻步驟，很顯然，使用進行過復合外延層切割處理的晶圓來制造器件或電路，可以達到改善臨界線寬均勻性的目的。
[0046]該第一個光刻步驟可以用1:1第一光罩投影式或近鄰式印刷的方法來達成。因為影像場分界區(qū)或切割區(qū)的寬度通常比較大，在50毫米或100毫米范圍內(nèi)。此第一光刻步驟也完全可以使用一個步進光刻機來進行。蝕刻影像場分界區(qū)或切割區(qū)內(nèi)復合外延層之后，在晶圓中的應力和應變減小使得最后的彎曲量590 (圖5c)和變形小于原始的彎曲量530和變形。涂覆一層第二光阻層585到晶圓上后，局部的彎曲量590’會比景深280要小從而達成較好的臨界線寬均勻性(見圖5d)。
[0047]然而，要指出的是，在器件或電路的制造中，最重要的光刻步驟是在產(chǎn)生臨界線寬最小的圖像。對高電子遷移率晶體管來說，最重要的光刻步驟是在產(chǎn)生一個柵極或是該柵極的根部。對一個用在微波或毫米波頻率的高電子遷移率晶體管，該柵極根部的臨界線寬可以小到100納米甚至于50納米。要達到這么小的柵極根部臨界線寬，必須使用短波長光源的掃描光刻機。這種掃描光刻機光源的波長是193納米，而其景深也小，大約500納米。因此，即使采用上述蝕刻全部或部分影像場分界區(qū)或切割區(qū)內(nèi)復合外延層材料的辦法還可能無法產(chǎn)生充分平整的表面，以達到形成這種臨界線寬均勻性的要求。因此，在制造電路前，還需要對每一個影像場570 (圖5b)中的復合外延層520作如圖6b所示的次級切割處理，以達到進一步減少晶圓彎曲量，使其小于景深280。
[0048]根據(jù)本發(fā)明，一個部分或全部去除了影像場分界區(qū)或切割區(qū)中復合外延層材料以改進臨界線寬均勻性及減少通道中缺陷，并基于高電子遷移率晶體管的交換電路及微波集成電路，進一步包括對每一個影像場600表面的復合外延層作如圖6b所示的次級切割處理。如圖6a和6b所示的影像場600，有一個基座610，該基座610的材料由硅，碳化硅，藍寶石和砷化鎵基座或襯底中選出。有四個基座邊緣。該基座610上有一個復合外延層620(圖6a)。該復合外延層620的材料選自下述材料組:氮化鋁，氮化鎵，氮化銦，氮化鎵鋁，氮化鎵銦，氮化銦鋁，及其合金或熔合物。該復合外延層620的材料也可選自下述材料組:砷化鋁，砷化鎵，砷化銦，砷化鎵鋁，砷化鎵銦，砷化銦鋁，及其合金或熔合物。該復合外延層620含有一個緩沖層621、一個導電通道層622、一個肖特基層623、一個突出層624和一個歐姆接觸層625，且有相當?shù)某跏紡澢?30。
[0049]為達到進一步改進臨界線寬的均勻性的目的，先涂覆一個第一光阻層640到該復合外延層620上。為了進行第一光刻步驟及第一蝕刻步驟，對該第一光阻層640用第一光罩來曝光并顯影，以產(chǎn)生至少一個X軸向電路分界區(qū)或切割區(qū)(680-1，680-2，680-3，680-4，680-5,680-6)及至少一個Y軸向電路分界區(qū)或切割區(qū)(685-1，685-2，685-3，685-4，685-5，685-6，685-7)，定出至少四個電路區(qū)660。各個電路分界區(qū)或切割區(qū)介于相鄰的電路區(qū)660之間，將每個電路區(qū)660與相鄰的電路分隔開來。曝光顯影后，各個X軸向和Y軸向電路分界區(qū)或切割區(qū)內(nèi)的光阻層被除去，暴露出其下的復合外延層620。蝕刻該X軸向電路分界區(qū)或切割區(qū)(680-1，680-2，680-3，680-4，680-5，680-6)及Y軸電路分界區(qū)或切割區(qū)(685-1，685-2，685-3，685-4，685-5，685-6，685-7)內(nèi)曝露的復合外延層 620 的一部分或全部，以釋放其中部分的應力或應變。該曝露復合外延層的蝕刻由一個干刻方法，例如反應離子蝕刻或是電漿蝕刻來達成，所說蝕刻可以完全蝕穿含有緩沖層的復合外延層。蝕刻完畢后，需去除該第一光阻層640。由于應力和應變減小了，使得最后的彎曲量690(圖6c)比原先的彎曲量630 (圖6a)要小。此時，晶圓可以進行制造器件或電路的后續(xù)光刻步驟，以達到改善臨界線寬均勻性的目的。
[0050]該第一個光刻步驟可以用1:1第一光罩投影式或近鄰式印刷的方法來達成。因為電路分界區(qū)的寬度通常也比較大，在50毫米或100毫米范圍。同時電路切割區(qū)的寬度也大，在50毫米或100毫米范圍。此第一光刻步驟也完全可以使用一個步進光刻機來進行。蝕刻電路分界區(qū)復合外延層之后，在晶圓中的應力和應變減小使得最后的彎曲量690小于原始的彎曲量630。涂覆一層第二光阻層695到晶圓上后，局部的彎曲量690’會比景深280要小從而達成較好的臨界線寬均勻性(見圖6d)。
[0051]以上電路區(qū)660有對應的二個X軸向電路分界區(qū)或切割區(qū)及二個Y軸向電路分界區(qū)或切割區(qū)，其上至少有一個復合外延層區(qū)，每一個復合外延層區(qū)有一個復合外延層區(qū)長度，一個復合外延層區(qū)寬度，定義四個復合外延層區(qū)邊緣，應保持該四個電路區(qū)邊緣與四個復合外延層區(qū)邊緣的距離到大于100微米，或最好是150微米，以減小因去除電路分界區(qū)中材料對復合外延層區(qū)中應力或應變的影響，以維持該交換電路及微波集成電路和高電子遷移率晶體管的電特性和電路的可靠性。另外，還應把基座上高電子遷移率晶體管外的復合外延層去除，以進一步減小該高電子遷移率晶體管外延層區(qū)中的應力或應變，以維持該交換電路及微波集成電路和高電子遷移率晶體管的電特性和電路的可靠性。
[0052]該復合外延層620至少有一個緩沖層621，一個導電通道層622、一個肖特基層623和一個歐姆接觸層625，一個源極層，一個漏極層，至少一個在該復合外延層區(qū)形成的高電子遷移率晶體管，該高電子遷移率晶體管具有一個柵極，該柵極具有一個柵極頭部和一個柵極根部，該柵極根部底層材料，選自鎳鉻合金NixCivx或鎳鎢合金NiyWpy，其中χ〈0.4，y〈0.3，以增強對該復合外延通道層表面的附著力并減小已吸附和擴散到復合外延通道層中氧或水的分子的作用。該柵極為多層金屬，其材料可選自下列材料組:鉬，鈦，鎳，鉭，鶴，金，銅，招。該肖特基層623和柵極之間另加了一個柵極介質(zhì)層，該柵極介質(zhì)層的材料可以選自:氮化硅，氧化硅，氮氧化硅，氧化鉿，氧化鎂或它們的熔合物，以降低柵極及源極，和柵極及漏極之間的漏電流，從而增強所制成微波集成電路和交換電路的功能。該高電子遷移率晶體管具有一個漏極和一個源極，該漏極和源極為多層金屬，其材料可選自下列材料組:鈦，鎳，鉭，鎢，金，銅，鋁。在該復合外延層區(qū)外的基座上有至少一個電阻器，至少一個電容器，至少一個電感器，至少一個信號輸入端口，至少一個信號輸出端口。該X軸向的次級分界區(qū)或切割區(qū)及Y軸向的影像場次級分界區(qū)或切割區(qū)中的復合外延層材料的一部或全部被去除，以釋放其感應到該晶圓或基座上部分的應力或應變，以減小該基座的變形，從而達到便于制造時的光刻步驟，并達成該交換電路及微波集成電路和高電子遷移率晶體管中圖像臨界線寬的均勻性，其電特性和電路的穩(wěn)定性及可靠性。
[0053]在該高電荷遷移率晶體管及其所制成的微波集成電路和交換電路的表面沉積一層保護層，該保護層的材料可以選自:氮化硅，氧化硅，或氮氧化硅，以保護器件，電路并減小操作中的原子擴散或氧化，減低可能產(chǎn)生的表面態(tài)。
[0054]該柵極根部長度小于一微米(1000納米)或最好小于250納米，柵極根部高度不小于100納米，以減小柵極及源極和柵極及漏極之間的電容，以提高該高電荷遷移率晶體管及所制成微波集成電路和交換電路的速度和功能。
[0055]另在該肖特基層623中蝕刻一肖特基層凹槽，柵極根部材料的全部或一部沉積到該肖特基層凹槽中，以起到該高電荷遷移率晶體管達到加強穩(wěn)定性和操作的可靠性。
[0056]蝕刻電路切割區(qū)中的復合外延層材料:
圖7a給出在一個基座或晶圓710上以金屬有機化學沉積法(MOCVD)沉積的復合外延層720，該基座710或晶圓為一 6寸直徑的(111)面單晶硅，含有一個緩沖層厚度72IT為700納米的漸變氮化鎵鋁緩沖層721，一個通道層厚722T為700納米的通道層722，一個肖特基層厚度723T為25納米的肖特基層723，一個有突出外緣層厚724T為20納米的突出外緣層724，一個歐姆接觸層厚度725T為20納米的氮化鎵銦歐姆接觸層725，先覆上達到第一層光刻膠或光阻厚730T為1.5微米的第一層光刻膠或光阻730R，730L (圖7b)，通過一個含有切割道區(qū)的光罩曝光并顯影制程以產(chǎn)生一有切割道區(qū)槽寬730W為100微米的切割道區(qū)槽730C，并曝露一部分的復合外延層720E。以化學蝕刻或最好以干法蝕刻的方法蝕刻曝露的一部分復合外延層720E以形成一復合外延層槽720C (圖7c)并曝露一部分緩沖層721，該復合外延層槽720C系為圖6b或6c中的一個電路切割區(qū)(680-1，680-2，680-3，680-4，680-5，680-6 或 685-1，685-2，685-3，685-4，685-5，685-6，685-7)。干法蝕刻在氯化硼和氯的混合氣體所生的等離子氣氛中進行，等離子氣氛的激發(fā)功率為200瓦。用干法蝕刻完切割道中除緩沖層721之外的復合外延層720E后，基座710中由于以金屬有機化學沉積法沉積該復合外延層720E所引發(fā)的應力或應變，得以減小。此外，也可以再接著蝕刻并曝露一部分緩沖層表層到一新的緩沖層表層厚度721T’并形成部分緩沖層槽721C’(圖7d)以進一步減小由該復合外延層720E在基座所引發(fā)的應力或應變。此外，也可以完全蝕刻掉曝露的緩沖層721而到達基座710并形成緩沖層槽721C(圖7e)或可進一步蝕刻掉最上層基座材料而形成基座上層槽710C(圖7f)，該基座上層槽710C的深度為710⑶。然而，在這種情況下，應控制蝕刻以免基底上層槽過深?；咨蠈硬圻^深時，基座或晶圓容易在后續(xù)的制程中碎裂。蝕刻完后，應去除剩余的光刻膠并清洗。蝕刻完切割道區(qū)的復合外延層材料后，基底或晶圓中的應力或應變減小，有利于后續(xù)的制造步驟以形成產(chǎn)生高電子遷移率晶體管，電阻，電容，電感,傳送線,輸入端口，輸出端口以制成交換電路和微波集成電路。
[0057]減小晶圓變形量以制造基于高電子遷移率晶體管的微波集成電路:
在用一個在相當變形的沉積了復合氮化物外延層的基座上制作高電子遷移率晶體管和微波集成電路時，根據(jù)本發(fā)明，可以另外減小微裂縫的引發(fā)。如圖8所示，一個微波集成電路800的簡化頂視圖，在一基座810上，有一信號輸入端口 820，有一信號輸出端口 830，一個第一級的高電子遷移率晶體管840 (LNA麗1C)，一個第二級的高電子遷移率晶體管850，該第一級的高電子遷移率晶體管840和第二級的高電子遷移率晶體管850為主動器件，偏置元件含有電阻器(861，862，863，864，865)，電容器(871，872，873，874，875，876，877)和電感器(881，882，883，884，885，886，887)，這些用在偏置電路中的偏置元件為被動元件。圖8中主動器件和被動元件只是作為說明之用。對熟悉微波電路的人來說應很容易了解而無需多做描述。我們可以看到用來制作主動器件，即這兩個高電子遷移率晶體管(840,850)所需的面積相當?shù)男?。基?10的大部分表面都是由被動元件所占用:電阻器，電容器，電感器，傳送線，連線，輸出端口和輸入端口。對不少實際的微波集成電路，制作主動器件高電子遷移率晶體管所需的面積大概不大于5%，大概只有2%。上述的無源器件或被動元件并不需要復合氮化物外延層所提供的電功能。
[0058]因此，根據(jù)本發(fā)明一個用來放大微波或毫米波的微波集成電路及用來調(diào)制高功率的電路，有一基座810，有四個邊(811，812，813，814)，一個輸入端口 820，一個輸出端口830，一個第一級的高電子遷移率晶體管840 (LNA MMIC)制造在一個第一復合氮化物外延層區(qū)841近中央的位置，一個第二級的高電子遷移率晶體管850，制造在一個第二復合氮化物外延層區(qū)851近中央的位置。有偏置元件用的無源元件，含有電阻器(861，862，863，864，865)，電容器(871,872,873,874,875,876,877)和電感器(881，882，883，884，885，886，887)，傳送線連接輸入端口 820，通過第一級的高電子遷移率晶體管840，然后通過第二級的高電子遷移率晶體管850到達輸出端口 830，以放大或調(diào)節(jié)微波或毫米波信號，在第一復合氮化物外延層區(qū)841及第二復合氮化物外延層區(qū)851之外的其他復合氮化物外延層區(qū)被部分或完全蝕刻掉，該其他復合外延層的蝕刻由一個干刻方法，例如反應離子蝕刻或是電漿蝕刻來達成，并可由以濕的化學蝕刻法來達成，以進一步減小由于應力和應變在外延層中產(chǎn)生的一些微裂縫或缺陷，并增強該微波集成電路的操作，減小可能引發(fā)微裂縫或缺陷，從而改進制造該微波集成電路時所用的光刻步驟的成功率。對熟悉微波電路的人來說應很容易了解在該微波集成電路中可能加上一個第三級的高電子遷移率晶體管或更多級的高電子遷移率晶體管以達到所需的放大或調(diào)節(jié)功能。
[0059]為了增加高電荷遷移率晶體管及其所制成的微波集成電路和交換電路的速度和穩(wěn)定性，在高電荷遷移率晶體管及其所在的第一復合氮化物外延層區(qū)841，第二復合氮化物外延層區(qū)851的表面沉積一層保護層，保護層的材料可以是氮化硅，氧化硅，氮氧化硅，氧化鉿，氧化鎂或它們的熔合物。此保護層的目的是防止操作中過度的原子擴散或氧化，以減低可能產(chǎn)生的表面態(tài)。當然，此保護層最好是沉積在所制成的微波集成電路和交換電路整個表面上，以達到更好的保護作用。
[0060]蝕刻影像場的分界區(qū)和切割區(qū)的復合外延層以后，基座中的應力和應變減小，變形也減少而有利于電路制造步驟中光刻的臨界線寬均勻性。然而蝕刻影像場的分界區(qū)和切割區(qū)的復合外延層以后，復合外延層中相鄰子層之間的應力和應變也會受到影響。
[0061]回到圖4c所給出的一個取自圖4b的高電子遷移率晶體管440沿A_A’線的一個截面圖，此處復合外延層區(qū)442，至少有四個子層，一個外延緩沖層442B來達成附著和晶格的松弛，一個導電的通道層442C，一個肖特基層442S，一個源極歐姆接觸層4420MS及一個漏極歐姆接觸層4420MD。該緩沖層442B可以是多層的氮化鋁或氮化鎵鋁，該導電通道層442C的材料可以是氮化鎵或氮化鎵銦，該肖特基層442S材料可以是氮化鎵鋁，而該源極歐姆接觸層4420MS和漏極歐姆接觸層4420MD的材料可以是高摻雜的氮化鎵或氮化鎵銦。如前所述，在此復合外延層區(qū)，張應力會引發(fā)到氮化鎵鋁的肖特基層442S層中，導致在氮化鎵鋁層中的電荷極化。正的極化電荷會被引發(fā)到氮化鎵鋁面對氮化鎵外延層那一面，負的極化電荷被引發(fā)到遠離氮化鎵的外延層表面。在氮化鎵鋁肖特基層442S中正的極化電荷將在該導電通道層442C中感應同數(shù)量的負自由電荷，形成一個自由電荷層，并作為所將制造的晶體管的通道層。如上所述，對一個II1-氮化物高電子遷移率晶體管來說，在氮化鎵鋁層中引發(fā)的應力對晶體管的操作是必不可少的。然而，在蝕刻影像場的分界區(qū)和切割區(qū)的復合外延層以后，引發(fā)到氮化鎵鋁的肖特基層442S層中張應力和應變會減小，復合外延層中相鄰子層之間的應力和應變也會受到影響。使得在氮化鎵鋁肖特基層442S中引發(fā)的正的極化電荷減小，此時，感應到氮化鎵導電通道層442C中負自由電荷數(shù)量也會減小，在此復合外延層所制作的高電子遷移率晶體管，會有不同的電子特性從而影響該用來放大微波或毫米波的微波集成電路及用來調(diào)制高功率的電路。
[0062]避免或減小因蝕刻影像場的分界區(qū)和切割區(qū)對高電子遷移率晶體管的影響:為了避免或減小因蝕刻影像場的分界區(qū)和切割區(qū)對高電子遷移率晶體管用在微波或毫米波的微波集成電路及用來調(diào)制高功率的電路產(chǎn)生的影響，根據(jù)本發(fā)明，一個高電子遷移率晶體管900如圖9a所示，可為圖8中所示的840或850，有一基座910，有四個基座邊緣(911，912，913，914)，一個第一高電子遷移率晶體管的第一復合氮化物外延層區(qū)920，有四個第一復合氮化物外延層區(qū)邊緣(921，922，923，924)，控制該基座四個基座邊緣(911，912，913，914)與對應第一復合氮化物外延層區(qū)邊緣(921，922，923，924)距離(921D，922D，923D，924D)至少為100微米或最好為150微米，以避免因蝕刻影像場的分界區(qū)和切割區(qū)使得邊緣的復合氮化物外延層區(qū)中應力或應變下降對所成高電子遷移率晶體管中通道電荷密度的影響，從而影響到所制成的微波集成電路及用來調(diào)制高功率的電路。圖9a中，945為高電子遷移率晶體管900的柵極，945L和945W分別給出柵極長度和寬度。晶體管900的源極和漏極分別為943和944。圖9a中946為通道區(qū)，946L為通道區(qū)長度，946W為通道區(qū)寬度。高電子遷移率晶體管900的截面圖在圖9b中給出。
【權(quán)利要求】
1.一個去除了影像場分界區(qū)中復合外延層材料以改進臨界線寬均勻性及減少通道中缺陷，并基于高電子遷移率晶體管的交換電路及微波集成電路，所述電路制造在一個晶圓或基座上，該晶圓或基座上有至少一個X軸向影像場分界區(qū)或切割區(qū)和至少一個Y軸影像場分界區(qū)或切割區(qū)，定出至少四個影像場，該影像分界區(qū)或切割區(qū)介于相鄰的影像場之間，并成為影像場邊緣；每一個影像場上至少有一個覆蓋了復合外延層的復合外延層區(qū)，每一個復合外延層區(qū)有一個復合外延層區(qū)長度，一個復合外延層區(qū)寬度，定義四個復合外延層區(qū)邊緣，該復合外延層至少有一個緩沖層，一個導電通道層、一個肖特基層和一個歐姆接觸層，一個源極層，一個漏極層；每個影像場上有至少一個在該復合外延層區(qū)形成的高電子遷移率晶體管，該高電子遷移率晶體管具有一個漏極，一個源極和一個由一個第一柵極頭部和一個第一柵極根部組成的第一柵極，在該復合外延層區(qū)外的基座上有至少一個電阻器，至少一個電容器，至少一個電感器，至少一個信號輸入端口，至少一個信號輸出端口，其特征在于:該X軸向的影像場的分界區(qū)或切割區(qū)及Y軸向的影像場的分界區(qū)或切割區(qū)中的復合外延層材料的一部或全部被去除，以釋放其感應到該晶圓或基座上部分的應力或應變，以減小該基座的變形，從而達到便于制造時的光刻步驟，并達成該交換電路及微波集成電路和高電子遷移率晶體管中圖像臨界線寬的均勻性，其電特性和電路的穩(wěn)定性及可靠性。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的去除了影像場分界區(qū)中復合外延層材料以改進臨界線寬均勻性及減少通道中缺陷，并基于高電子遷移率晶體管的交換電路及微波集成電路，其特征在于:所述晶圓或基座的材料由硅，碳化硅，藍寶石和砷化鎵基座或襯底中選出。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的去除了影像場分界區(qū)中復合外延層材料以改進臨界線寬均勻性及減少通道中缺陷，并基于高電子遷移率晶體管的交換電路及微波集成電路，其特征在于:所述復合外延層的材料選自下述材料組:氮化鋁，氮化鎵，氮化銦，氮化鎵鋁，氮化鎵銦，氮化銦鋁，及其合金或熔合物。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的去除了影像場分界區(qū)中復合外延層材料以改進臨界線寬均勻性及減少通道中缺陷，并基于高電子遷移率晶體管的交換電路及微波集成電路，其特征在于:所述復合外延層的材料選自下述材料組:砷化鋁，砷化鎵，砷化銦，砷化鎵鋁，砷化鎵銦，砷化銦鋁，及其合金或熔合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的去除了影像場分界區(qū)中復合外延層材料以改進臨界線寬均勻性及減少通道中缺陷，并基于高電子遷移率晶體管的交換電路及微波集成電路，其特征在于:所述的在該復合外延層區(qū)形成的高電子遷移率晶體管的柵極根部底層材料選自鎳鉻合金NixCivx或鎳鎢合金NiyWpy，其中x〈0.4,y<0.3，以增強對該復合外延層的附著力并減小已吸附和擴散到復合外延通道層中氧或水的分子的作用。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的去除了影像場分界區(qū)中復合外延層材料以改進臨界線寬均勻性及減少通道中缺陷，并基于高電子遷移率晶體管的交換電路及微波集成電路，其特征在于:所述的柵極為多層金屬，其材料可選自下列材料組:鉬，鈦，鎳，鉭，鎢，金，銅，鋁。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的去除了影像場分界區(qū)中復合外延層材料以改進臨界線寬均勻性及減少通道中缺陷，并基于高電子遷移率晶體管的交換電路及微波集成電路，其特征在于:所述漏極和源極為多層金屬，其材料可選自下列材料組:鈦，鎳，鉭，鎢，金，銅，鋁。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的去除了影像場分界區(qū)中復合外延層材料以改進臨界線寬均勻性及減少通道中缺陷，并基于高電子遷移率晶體管的交換電路及微波集成電路，其特征在于:所述肖特基層和柵極之間另加了一個柵極介質(zhì)層，該柵極介質(zhì)層的材料可以選自:氮化硅，氧化硅，氮氧化硅，氧化鉿，氧化鎂或它們的熔合物，以降低柵極及源極，和柵極及漏極之間的漏電流，從而增強所制成微波集成電路和交換電路的功能。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的去除了影像場分界區(qū)中復合外延層材料以改進臨界線寬均勻性及減少通道中缺陷，并基于高電子遷移率晶體管的交換電路及微波集成電路，其特征在于:所述在該高電荷遷移率晶體管及其所制成的微波集成電路和交換電路的表面沉積一層保護層，該保護層的材料可以選自:氮化硅，氧化硅，或氮氧化硅，以保護器件，電路并減小操作中的原子擴散或氧化，減低可能產(chǎn)生的表面態(tài)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的去除了影像場分界區(qū)中復合外延層材料以改進臨界線寬均勻性及減少通道中缺陷，并基于高電子遷移率晶體管的交換電路及微波集成電路，其特征在于:所述的柵極根部長度小于一微米，柵極根部高度不小于100納米，以減小柵極及源極和柵極及漏極之間的電容，以提高該高電荷遷移率晶體管及所制成微波集成電路和交換電路的速度和功能。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的去除了影像場分界區(qū)中復合外延層材料以改進臨界線寬均勻性及減少通道中缺陷，并基于高電子遷移率晶體管的交換電路及微波集成電路，其特征在于:所述的柵極根部長度小于250納米，柵極根部高度不小于100納米，以減小柵極及源極和柵極及漏極之間的電容，以提高該高電荷遷移率晶體管及所制成微波集成電路和交換電路的速度和功能。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的去除了影像場分界區(qū)中復合外延層材料以改進臨界線寬均勻性及減少通道中缺陷，并基于高電子遷移率晶體管的交換電路及微波集成電路，其特征在于:所述的肖特基層中蝕刻一肖特基層凹槽，第一柵極根部材料的全部或一部沉積到該肖特基層凹槽中，以起到該高電荷遷移率晶體管達到加強穩(wěn)定性和操作的可靠性。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的去除了影像場分界區(qū)中復合外延層材料以改進臨界線寬均勻性及減少通道中缺陷，并基`于高電子遷移率晶體管的交換電路及微波集成電路，其特征在于:去除在X軸向的影像場的分界區(qū)或切割區(qū)及y軸向的影像場的分界區(qū)或切割區(qū)中的基座表面材料。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的去除了影像場分界區(qū)中復合外延層材料以改進臨界線寬均勻性及減少通道中缺陷，并基于高電子遷移率晶體管的交換電路及微波集成電路，其特征在于:保持所述影像場邊緣與復合外延層區(qū)邊緣的距離到大于100微米，以減小因去除影像場分界區(qū)中材料對復合外延層區(qū)中應力或應變的影響，以維持該交換電路及微波集成電路和高電子遷移率晶體管的電特性和電路的可靠性。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的去除了影像場分界區(qū)中復合外延層材料以改進臨界線寬均勻性及減少通道中缺陷，并基于高電子遷移率晶體管的交換電路及微波集成電路，其特征在于:保持所述影像場邊緣與復合外延層區(qū)邊緣的距離到大于150微米，以減小因去除影像場分界區(qū)中材料對復合外延層區(qū)中應力或應變的影響，以維持該交換電路及微波集成電路和高電子遷移率晶體管的電特性和電路的可靠性。
16.一個去除了電路切割區(qū)中復合外延層材料以減小變形量而改進臨界尺寸均勻性及減少通道中缺陷，并基于高電子遷移率晶體管的交換電路及微波集成電路，所述的電路制造在一個晶圓或基座上，該晶圓或基座上有至少四個影像場，每一影像場中有至少一個X軸向的電路切割區(qū)及至少一個y軸向電路切割區(qū)，定出至少四個電路區(qū)，該電路切割區(qū)介于相鄰的電路區(qū)之間，并成為電路區(qū)邊緣；該電路區(qū)上至少有一個覆蓋了一個復合外延層的復合外延層區(qū)，每一個復合外延層區(qū)有一個復合外延層區(qū)長度，一個復合外延層區(qū)寬度，定義四個復合外延層區(qū)邊緣，該復合外延層至少有一個緩沖層，一個導電通道層、一個肖特基層和一個歐姆接觸層，一個源極層，一個漏極層，至少一個在該復合外延層區(qū)形成的高電子遷移率晶體管，該高電子遷移率晶體管具有一個漏極，一個源極和一個由一個第一柵極頭部和一個第一柵極根部組成的第一柵極，在該復合外延層區(qū)外的基座上有至少一個電阻器，至少一個電容器，至少一個電感器，至少一個信號輸入端口，至少一個信號輸出端口，其特征在于:該X軸向的電路切割區(qū)及y軸向的電路切割區(qū)中的復合外延層材料的一部或全部被去除，以釋放其感應到該晶圓或基座上部分的應力或應變，以減小該基座的變形，從而達到便于制造時的光刻步驟，并達成該交換電路及微波集成電路和高電子遷移率晶體管中圖像臨界尺寸的均勻性，其電特性和電路的穩(wěn)定性及可靠性。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的去除了電路切割區(qū)中復合外延層材料以減小變形量而改進臨界尺寸均勻性及減少通道中缺陷，并基于高電子遷移率晶體管的交換電路及微波集成電路，其特征在于:所述的晶圓或基座的材料由硅，碳化硅，藍寶石和砷化鎵基座或襯底中選出。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的去除了電路切割區(qū)中復合外延層材料以減小變形量而改進臨界尺寸均勻性及減少通道中缺陷，并基于高電子遷移率晶體管的交換電路及微波集成電路，其特征在于:所述的復合外延層的材料選自下述材料組:氮化鋁，氮化鎵，氮化銦，氮化鎵鋁,氮化鎵銦,氮化銦鋁,及其合金或熔合物。
19.根據(jù)權(quán)利要求16所述的去除了電路切割區(qū)中復合外延層材料以減小變形量而改進臨界尺寸均勻性及減少通道中缺陷，并基于高電子遷移率晶體管的交換電路及微波集成電路，其特征在于:所述的復合外延層的材料選自下述材料組:砷化鋁，砷化鎵，砷化銦，砷化鎵鋁，砷化鎵銦，砷化銦鋁，及其合金或熔合物。
20.根據(jù)權(quán)利要求16所述的去除了電路切割區(qū)中復合外延層材料以減小變形量而改進臨界尺寸均勻性及減少通道中缺陷，并基于高電子遷移率晶體管的交換電路及微波集成電路，其特征在于:所述該高電子遷移率晶體管的柵極根部底層材料選自鎳鉻合金NixCivx或鎳鎢合金NiyWpy，其中x〈0.4, y〈0.3，以增強對該復合外延通道層的附著力并減小已吸附和擴散到復合外延通道層中氧或水的分子的作用。
21.根據(jù)權(quán)利要求16所述的去除了電路切割區(qū)中復合外延層材料以減小變形量而改進臨界尺寸均勻性及減少通道中缺陷，并基于高電子遷移率晶體管的交換電路及微波集成電路，其特征在于:所述的柵極為多層金屬，其材料可選自下列材料組:鉬，鈦，鎳，鉭，鎢，金，銅，招。
22.根據(jù)權(quán)利要求16所 述的去除了電路切割區(qū)中復合外延層材料以減小變形量而改進臨界尺寸均勻性及減少通道中缺陷，并基于高電子遷移率晶體管的交換電路及微波集成電路，其特征在于:所述的漏極和源極柵為多層金屬，其材料可選自下列材料組:鈦，鎳，組，鶴，金，銅，招。
23.根據(jù)權(quán)利要求16所述的去除了電路切割區(qū)中復合外延層材料以減小變形量而改進臨界尺寸均勻性及減少通道中缺陷，并基于高電子遷移率晶體管的交換電路及微波集成電路，其特征在于:所述的肖特基層和柵極之間另加了一個柵極介質(zhì)層，該柵極介質(zhì)層的材料可以選自:氮化硅，氧化硅，氮氧化硅，氧化鉿，氧化鎂或它們的熔合物，以降低柵極及源極，和柵極及漏極之間的漏電流，從而增強所制成微波集成電路和交換電路的功能。
24.根據(jù)權(quán)利要求16所述的去除了電路切割區(qū)中復合外延層材料以減小變形量而改進臨界尺寸均勻性及減少通道中缺陷，并基于高電子遷移率晶體管的交換電路及微波集成電路，其特征在于:在所述的高電荷遷移率晶體管及其所制成的微波集成電路和交換電路的表面沉積一層保護層，該保護層的材料可以選自:氮化硅，氧化硅，或氮氧化硅，以保護器件，電路并減小操作中的原子擴散或氧化，減低可能產(chǎn)生的表面態(tài)。
25.根據(jù)權(quán)利要求16所述的去除了電路切割區(qū)中復合外延層材料以減小變形量而改進臨界尺寸均勻性及減少通道中缺陷，并基于高電子遷移率晶體管的交換電路及微波集成電路，其特征在于:所述的柵極根部長度小于一微米，柵極根部高度不小于100納米，以減小柵極及源極和柵極及漏極之間的電容，以提高該高電荷遷移率晶體管及所制成微波集成電路和交換電路的速度和功能。
26.根據(jù)權(quán)利要求16所述的去除了電路切割區(qū)中復合外延層材料以減小變形量而改進臨界尺寸均勻性及減少通道中缺陷，并基于高電子遷移率晶體管的交換電路及微波集成電路，其特征在于:所述的柵極根部長度小于250納米，柵極根部高度不小于100納米，以減小柵極及源極和柵極及漏極之間的電容，以提高該高電荷遷移率晶體管及所制成微波集成電路和交換電路的速度和功能。
27.根據(jù)權(quán)利要求16所述的去除了電路切割區(qū)中復合外延層材料以減小變形量而改進臨界尺寸均勻性及減少通道中缺陷，并基于高電子遷移率晶體管的交換電路及微波集成電路，其特征在于:在所述的肖特基層中蝕刻一肖特基層凹槽，第一柵極根部材料的全部或一部沉積到該肖特基層凹槽中，以起到該高電荷遷移率晶體管達到加強穩(wěn)定性和操作的可靠性。
28.根據(jù)權(quán)利要求16所述的去除了電路切割區(qū)中復合外延層材料以減小變形量而改進臨界尺寸均勻性及減少通道中缺陷，并基于高電子遷移率晶體管的交換電路及微波集成電路，其特征在于:去除在所述的X`軸向電路切割區(qū)及y軸向電路切割區(qū)中的基座表面材料。
29.根據(jù)權(quán)利要求16所述的去除了電路切割區(qū)中復合外延層材料以減小變形量而改進臨界尺寸均勻性及減少通道中缺陷，并基于高電子遷移率晶體管的交換電路及微波集成電路，其特征在于:保持所述的四個電路區(qū)邊緣與四個復合外延層區(qū)邊緣的距離到大于100微米，以減小因去除電路切割區(qū)中材料對復合外延層區(qū)中應力或應變的影響，以維持該交換電路及微波集成電路和高電子遷移率晶體管的電特性和電路的可靠性。
30.根據(jù)權(quán)利要求16所述的去除了電路切割區(qū)中復合外延層材料以減小變形量而改進臨界尺寸均勻性及減少通道中缺陷，并基于高電子遷移率晶體管的交換電路及微波集成電路，其特征在于:保持所述的四個基座邊緣與四個復合外延層區(qū)邊緣或切割區(qū)邊緣的距離到大于150微米，以減小因去除電路切割區(qū)中材料對復合外延層區(qū)中應力或應變的影響，以維持該交換電路及微波集成電路和高電子遷移率晶體管的電特性和電路的可靠性。
31.根據(jù)權(quán)利要求16所述的去除了電路切割區(qū)中復合外延層材料以減小變形量而改進臨界尺寸均勻性及減少通道中缺陷，并基于高電子遷移率晶體管的交換電路及微波集成電路，其特征在于:把所述的基座上高電子遷移率晶體管外的復合外延層去除，以進一步減小該高電子遷移率晶體管外延層區(qū)中的應力或應變，以維持該交換電路及微波集成電路和高電子遷移率晶體 管的電特性和電路的可靠性。
【文檔編號】H01L29/778GK103824854SQ201410062264
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2014年2月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月22日
【發(fā)明者】石以瑄, 邱樹農(nóng), 吳杰欣, 邱星星, 石宇琦 申請人:石以瑄, 邱樹農(nóng), 邱星星, 石宇琦