本技術涉及半導體器件，尤其涉及一種晶體管，包含該晶體管的電子設備，以及晶體管的制備方法。

背景技術：

1、隨著通信技術的發展，射頻通信領域對半導體器件提出了更高頻率、更高電壓、更高輸出功率和效率的需求。

2、基于化合物半導體材料制得的半導體器件，比如，氮化鎵(gallium?nitride，gan)基高電子遷移率晶體管(high?electron?mobility?transistor，hemt)，因其具有寬禁帶、高電子漂移速率、抗輻射、耐高溫等優良的物理特性，越來越多地被高功率射頻器件、耐高壓開關器件等領域廣泛采用，比如，在雷達、無線通信、導航、衛星通訊、電子對抗設備等系統中有著廣泛的應用。

3、gan?hemt半導體器件，包括耗盡型器件和增強型器件，耗盡型gan?hemt器件需要額外的負壓偏置來實現器件的工作，額外的負壓偏置電路增加了非工作狀態下的功耗，使得耗盡型器件的應用受到了極大的限制。相比之下，具有正向閾值電壓的增強型gan?hemt器件則可簡化電路結構、降低成本，提高系統的安全性和穩定性。

4、但是，增強型gan?hemt器件存在柵極漏電大的現象，大的漏電流會降低了柵壓擺幅范圍和柵控能力，影響器件的跨導，比如，gan?hemt器件作為射頻器件時，會限制射頻放大器的增益。

技術實現思路

1、本技術提供一種晶體管、包含該晶體管的電子設備，晶體管的制備方法。目的是提供一種可以降低柵極漏電流的晶體管。

2、為達到上述目的，本技術的實施例采用如下技術方案：

3、一方面，本技術提供了一種晶體管。該晶體管可以是增強型的高電子遷移率晶體管hemt。

4、該晶體管包括襯底、溝道層、勢壘層和柵極，溝道層形成在襯底上，勢壘層形成在溝道層上，自勢壘層指向溝道層的方向，柵極貫通勢壘層的至少部分；溝道層包括與柵極位置對應的第一區域，和位于第一區域周邊的第二區域，以及，第一區域的位錯密度小于或者等于第二區域的位錯密度。

5、本技術給出的晶體管在制備時，需要采用刻蝕工藝在勢壘層中刻蝕凹槽，該凹槽用于填充柵極，在刻蝕凹槽時，會對刻蝕后底部區域(溝道層表層區域)形成一定程度的晶格損傷，造成位錯露頭密度較大，以及表面粗糙度較大的現象，本技術可以通過修復手段降低該區域的位錯密度，使得該區域的位錯密度小于或者等于周邊區域的位錯密度，提高該區域的晶體質量，從而達到控制柵極漏電流的目的。

6、在一種可能實現的方式中，第一區域的位錯密度為a1×108/cm2，第二區域的位錯密度為a2×109/cm2，其中，1≤a1＜10，和1≤a2＜10。

7、修復后的第一區域的位錯密度，明顯的比第二區域的位錯密度低于一個數量級，有效提升該區域的晶體質量，減少漏電流通道。

8、在一種可能實現的方式中，溝道層的第一區域表面設置有外延層，柵極位于外延層背離第一區域的一側；外延層用于耗盡柵極下方異質結區域的二維電子氣濃度，柵極下方異質結區域至少包括第一區域。

9、該示例中，在柵極與溝道層之間設置外延層，該外延層可以耗盡柵極下方的二維電子氣，使得該晶體管成為增強型晶體管。

10、并且，外延層設置在溝道層第一區域表面，由于本技術對第一區域進行修復處理，使得該區域的位錯密度降低，這樣，在生長外延層時，有助于減少第一區域位錯在外延層中的延伸，從而，可以提高外延層的結晶質量，降低外延層應力馳豫的發生。

11、所以，該示例給出的晶體管，不僅可以降低位錯露頭密度減小漏電流通道，通過提升外延層的生長質量，還可以增強型晶體管的柵壓擺幅、柵控能力和高溫高場條件下的可靠性。

12、在一種可能實現的方式中，外延層的材料包括ingan、algan、inalgan中的至少一種。

13、在一種可能實現的方式中，外延層包括堆疊的inxga1-xn層和alyga1-yn層；其中，0.1≤x≤0.3，0.15≤y≤0.3。

14、在一種可能實現的方式中，alyga1-yn層相比inxga1-xn層更加靠近溝道層。

15、在一些實施例中，溝道層采用gan，外延層包括alyga1-yn和inxga1-xn，由于algan、ingan、gan之間的晶格常數關系為ingan>gan>algan，因此ingan壓電極化誘導電場方向與algan方向相反，通過對algan和ingan外延層組分的限定，可以降低ingan、algan、gan整體器件結構的極化誘導電場，提高了algan和gan界面處的導帶能級，以耗盡溝道中的二維電子氣，從而實現增強型器件。

16、在一種可能實現的方式中，inxga1-xn層的厚度d1：4nm≤d1≤6nm，alyga1-yn層的厚度d2：2nm≤d2≤4nm。

17、通過對algan和ingan外延層厚度的限定，可以降低ingan、algan、gan整體器件結構的極化誘導電場，提高了algan、gan界面處的導帶能級，以耗盡溝道中的二維電子氣，從而實現增強型器件。

18、在一種可能實現的方式中，外延層還包括gan層，自溝道層指向勢壘層的方向，gan層、alyga1-yn層和inxga1-xn層依次堆疊。

19、在生長alyga1-yn層和inxga1-xn層之前，可以先生長gan層，gan層的生長可以進一步降低表面損傷，還可以減少第一區域對載流子的散射作用，保障了載流子遷移率基本不受到影響。

20、在一種可能實現的方式中，外延層包括inzalwga1-z-wn層；其中，其中，0.01≤z≤0.2，0.6≤w≤0.9。

21、該實施例中，通過限定inzalwga1-z-wn的組分，可以降低inalgan、gan整體器件結構的極化誘導電場，提高了inalgan和gan界面處的導帶能級，以耗盡溝道中的二維電子氣，從而實現增強型器件。

22、在一種可能實現的方式中，inzalwga1-z-wn層的厚度d3：6nm≤d3≤8nm。

23、通過對inzal1-zga0.2n外延層厚度的限定，可以降低inalgan、gan整體器件結構的極化誘導電場，提高了inalgan和gan界面處的導帶能級耗盡溝道中的二維電子氣，從而實現增強型器件。

24、在一種可能實現的方式中，外延層還包括gan層，自溝道層指向勢壘層的方向，gan層和inzalwga1-z-wn層依次堆疊。

25、gan層的生長可以進一步降低表面損傷，還可以減少第一區域對載流子的散射作用，保障了載流子遷移率基本不受到影響。

26、在一種可能實現的方式中，晶體管還包括柵介質層，柵極和外延層的界面之間設置有柵介質層。

27、在一種可能實現的方式中，柵介質層的材料可以選擇al2o3、hfo2、sio2、si3n4、zro2中的至少一種。

28、在一種可能實現的方式中，柵極的界面陷阱態密度為ρ，5×1011ev-1cm-2≤ρ≤5×1013ev-1cm-2。

29、在一些工藝制程中，對溝道層進行損傷修復，以降低第一區域的位錯密度，以及生長外延層和柵介質層，均可以在同一真空設備中進行，這樣，可以避免由于空氣暴露和環境沾污帶來的界面態問題，從而降低柵介質層與外延層之間的界面陷阱態密度，減小由大量陷阱導致的閾值電壓波動的目的。

30、在一種可能實現的方式中，柵極的材料包括鎳ni、鉑pt和金au中的至少一種，且鎳ni的功函數為5.15ev，鉑pt的功函數為5.65ev。

31、采用高功函數的金屬做柵極，可以有效提高金屬-半導體接觸的功函數差φb，從而提高閾值電壓實現增強型器件。

32、另一方面，本技術提供一種晶體管的制備方法，該制備方法包括：

33、在襯底上制得溝道層，在溝道層上制得勢壘層；

34、開設凹槽，凹槽貫通勢壘層，使得溝道層的第一區域暴露；

35、對第一區域進行損傷修復，使得溝道層的第一區域的位錯密度小于或者等于第二區域的位錯密度，第二區域位于第一區域的周邊；

36、在凹槽內制得柵極。

37、利用本技術給出的方法在制備晶體管時，由于開設凹槽時，比如，采用干法刻蝕凹槽時，會對凹槽底部區域即溝道層的第一區域造成損傷，破壞晶體排布，本技術通過損傷修復，可以減小第一區域的位錯密度，提升該區域的晶體質量，這樣，可以減小柵極漏電流通道。

38、在一種可能實現的方式中，對第一區域進行損傷修復，包括：在氣體氛圍下退火；其中，氣體包括氫氣、硅烷、氨氣、氮氣、三甲基鋁中的至少一種；退火時間s，s≥30分鐘；退火溫度t，t≥800℃。

39、在該高溫退火下，可以修復第一區域的晶體質量，使得該區域的位錯密度得到降低。

40、在一種可能實現的方式中，在氣體氛圍下退火，包括：

41、通入第一氣體，將溫度升高至t1攝氏度，并保持s1分鐘,500℃≤t1≤600℃，5分鐘≤s1≤10分鐘；

42、通入第二氣體和第一氣體，將溫度升高至t2攝氏度，并保持s2分鐘,800℃≤t2≤1000℃，30分鐘≤s2≤60分鐘；

43、第一氣體包括氮氣，第二氣體包括氫氣、硅烷、氮氣、三甲基鋁中的至少一種。

44、在一種可能實現的方式中，對第一區域進行損傷修復后，第一區域的位錯密度為a1×108/cm2，第二區域的位錯密度為a2×109/cm2，第一區域的表面粗糙度小于或等于0.2nm；其中，1≤a1＜10，和1≤a2＜10。

45、在一種可能實現的方式中，對第一區域進行損傷修復之后，在凹槽內制得柵極之前，制備方法還包括：在凹槽內，且在溝道層的第一區域表面上制得外延層，外延層用于耗盡柵極下方異質結界面的二維電子氣濃度，柵極下方異質結界面至少包括第一區域。

46、利用生長的外延層，使得該器件成為增強型器件。

47、在一種可能實現的方式中，在凹槽內，且在溝道層的第一區域表面上制得外延層，包括：在凹槽內，且在溝道層的第一區域表面上制得堆疊的inxga1-xn層和alyga1-yn層；其中，0.1≤x≤0.3，0.15≤y≤0.3。

48、由于algan、ingan、gan之間的晶格常數關系為ingan>gan>algan，因此ingan壓電極化誘導電場方向與algan方向相反，通過對algan和ingan外延層組分的限定，可以降低ingan、algan、gan整體器件結構的極化誘導電場，提高了algan和gan界面處的導帶能級，以耗盡溝道中的二維電子氣，從而實現增強型器件。

49、在一種可能實現的方式中，在凹槽內，且在溝道層的第一區域表面上制得外延層，包括：在凹槽內，且在溝道層的第一區域表面上制得inzalwga1-z-wn層；其中，0.01≤z≤0.2，0.6≤w≤0.9。

50、在一種可能實現的方式中，第一區域表面上制得堆疊的inxga1-xn層和alyga1-yn層，或者，制得inzalwga1-z-wn層之前，制備方法還包括：在溝道層的第一區域表面上制得gan層。

51、gan層的生長可以進一步降低表面損傷，還可以減少第一區域對載流子的散射作用，保障了載流子遷移率基本不受到影響。

52、在一種可能實現的方式中，在外延層上制得柵介質層之后，在柵介質層上制得柵極之前，制備方法還包括：在氣體氛圍下退火；其中，氣體包括氫氣、硅烷、氨氣、氮氣中的至少一種；退火時間s，s≤30分鐘；退火溫度t，t≤800℃。

53、利用高溫退火，可以降低柵介質層和外延層的界面態密度。

54、在一種可能實現的方式中，在同一真空設備中，對第一區域進行損傷修復、制得外延層、以及制得柵介質層；柵極的界面陷阱態密度為ρ，5×1011ev-1cm-2≤ρ≤5×1013ev-1cm-2。

55、又一方面，本技術還提供一種電子設備，該電子設備包括上述任一實現方式中的晶體管，該電子設備還包括基板，晶體管設置在基板上。

56、本技術提供的電子設備中，由于包含了上述任一實現方式中的晶體管，該晶體管器件中，在制得柵極之前，可以先采用修復工藝對用于填充柵極的凹槽底部進行修復，這樣制得柵極在工作時，可以降低柵極漏電流，提高柵控能力。