CN103606560A - 减小微裂缝的影响，且用在微波集成电路和交换电路的高电荷迁移率晶体管 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种可减小轴向微裂缝影响，且用在微波集成电路和交换电路的高电荷迁移率晶体管，利用在器件和电路制造时，控制所述晶体管的沟道区或通道区长轴和可能在沟道区或通道区中引发的单一轴向微裂缝长轴之间所成的角度(θ)在接近90度，或者控制所述晶体管的沟道区或通道区长轴和可能在沟道区或通道区中引发的多轴向微裂缝长轴之一之间所成的角度(θ)在接近90度，可使此一高电荷迁移率晶体管在通道中所引发的微裂缝不致对通道电流有太大的影响，以达成减小或免除晶体管器件和微波集成电路的电子特性因沟道区或通道区中引发的轴向微裂缝而变差的目的，来稳定操作功能。所述晶体管的复合外延层可以沉积到砷化镓，硅，蓝宝石或碳化硅基座或衬底上。
Description
技术领域
本发明涉及到一种用来作功率切换跟微波放大的晶体管器件和微波集成电路（MMIC），以达到减小或消除器件及电路的电子特性因微裂缝而变差的目的，来稳定操作功能。
背景技术
要进行功率的切换，大多使用基于金属氧化物半导体（MOS）结构，绝缘栅双极晶体管（IGBT）和浅掺杂漏极金属氧化物半导体结构(LDMOS)的器件。 基于MOS的功率器件主要用在几百伏的家用电器，基于IGBT的功率器件则用在几千伏的高压电下的功率切换，例如高压直流（DC）对交流（AC）或交流（AC）对直流（DC）的转换。基于LDMOS的功率器件，只是用于中等功率的应用。目前这些MOS，LDMOS和IGBT器件，是用硅技术来制造。硅技术通过前六十年的研究跟发展，目前得到了广泛的应用，然而这些硅功率器件的功能还不够完美，主要是受到击穿电场的限制，这个击穿电场是半导体的基本参数，它和能隙及电荷能量松弛时间有关。
最近，一种基于
-氮化物的新型半导体正在被开发中，其中
是周期表第三族中的铝（Al）、镓（Ga）和铟（In）。这种新型半导体的例子包括氮化铝（AlN）、氮化镓（GaN）、氮化铟（InN）和它们的合金或熔合物(alloys)，例如：氮化镓铝（AlGaN）、氮化镓铟（InGaN）和氮化铟铝（AlInN）。这些新型
-氮化物材料具有一些特殊的电子特性：其能隙比硅和砷化镓要大，尤其是氮化镓、氮化镓铝和氮化铝。由于大的能隙，利用这些
-氮化物半导体和它们的合金或熔合物制作的器件的击穿电场远比硅和砷化镓要大。例如：氮化镓铝的击穿电场是3.0X106 V/cm，大约是硅和砷化镓的10倍，因此这些
-氮化物材料的器件在具有同样尺寸或厚度的情况下，可以承受更大的电压。同时该指出的是，这些
-氮化物半导体的电荷迁移率 (mobility) 高过硅。此外，这些
-氮化物半导体可以稳定操作的临界温度要比砷化镓和硅都高。作一个比较，硅器件稳定操作的临界结温度是250℃，砷化镓器件是400℃，而
-氮化物器件则是600℃。因此结合以上，高的击穿电场、高的电荷迁移率和高的稳定操作临界温度，很显然基于
-氮化物的器件和电子电路在高功率的切换和高频率的毫米波电路的应用是比较理想的。目前由砷化镓技术提供的一部分应用将可能由
-氮化物取代。然而，由于
-氮化物和蓝宝石、碳化硅之间的差异，它们之间的热膨胀系数和晶格都不同。由于它们之间不同的热膨胀系数和晶格常数，这些
-氮化物外延层在升温或降温时会产生应力或应变。这些应力或应变在
-氮化物外延层中引发微裂缝，进而影响其中的电子特性。这些细小的微裂缝或缺陷比较难在简单的低倍光显微镜下观察到。
目前大多-氮化物外延层是沉积到备制较困难的蓝宝石和碳化硅基座或衬底上。由于材料特性，生长用来制作基座或衬底的蓝宝石和碳化硅基座或衬底的单晶比较困难。相较之下，由于前六十年的大量硅技术的研究跟发展，单晶硅的生长甚为成熟，硅基座或衬底的品质也高。
如果沉积在硅基座或衬底的优质III-氮化物外延层和器件能开发成功， 则很有可能发展出较低成本的高频率、高功率器件和电路。近年来这方面的工作进展相当迅速。然而，在硅基座或衬底制造优质的
-氮化物外延层和器件还有一些困难。其中一个起因于材料之间的热膨胀系数和晶格差异的困难和本发明有关。在沉积
-氮化物外延层时，基座或衬底温度可高过摄氏1000度 （oC）。在沉积并降温后，在这些
-氮化物外延层和基座中都会产生应力或应变，从而在很薄的III-氮化物外延层中导致微裂缝。这些微裂缝起因于材料即
-氮化物外延层和基座之间，和
-氮化物外延层各个层之间的热膨胀系数和晶格差异。在
-氮化物外延层引发的微裂缝会影响在其上制作的器件及电路的电子特性。
发明内容
本发明的目的，在于提供一种可以减小或消除器件及电路的电子特性因微裂缝而变差、且用在微波集成电路和交换电路的高电荷迁移率晶体管。
本发明中的半导体器件主要是基于沉积到硅、碳化硅、蓝宝石等基座上的
-氮化物外延层或
-砷化物外延层。以硅基座为例，复合-氮化物外延层一般沉积到图1a中的基座或晶圆上，该基座或晶圆表面最好选为(111)或(100)晶面。在沉积并降温后，在这些复合
-氮化物外延层和基座中都会产生应力或应变，此应力对氮化镓铝-氮化镓-氮化铝-硅[AlGaN-GaN-AlN-Si]结构中本质（intrinsic）或低掺杂的氮化镓铝外延层中为张应力（tensile stress），并在此氮化镓铝层中引发电荷极化（charge polarization）。此电荷极化在氮化镓铝层中靠氮化镓的一侧为正电荷，而在远离氮化镓的另一侧为负电荷。在氮化镓铝层中靠氮化镓的一侧引发的正极化电荷在氮化镓层近表面层中感应约同数量的负自由载子即负电子，形成一极薄的自由载子层。在晶体管制成后，此一极薄的自由载子层将形成此晶体管的沟道(channel)或通道。要制造的晶体管包含一个沟道，一个源极，一个漏极和一个栅极，控制电压加到栅极和源极之间，从而达到以改变此控制电压来调制沟道中所感应负自由载子即负电子的数量。负自由载子即负电子由静电感应到结构中本质（intrinsic）或未掺杂的氮化镓外延层的沟道中，会遭受的杂子散射 (impurity scattering)很小。因此，负自由载子即负电子在此种晶体管沟道中的电荷迁移率高，而此种晶体管被称作高电荷迁移率晶体管(High Electron Mobility
Transistor,HEMT)。为进一步加强晶体管的操作，可对氮化镓铝外延层进行掺杂，使杂质原子所对应的负自由电子进入沟道中以增加其数量。由以上说明，我们知道
-氮化物外延层各个层之间由于材料间热膨胀系数和晶格差异产生的应力或应变对一个高电荷迁移率晶体管的操作是不可少的。如表1所示，氮化镓铝、氮化镓、氮化镓铟、氮化铝的热膨胀系数都比硅的热膨胀系数大。由于它们之间不同的热膨胀系数和晶格常数，这些复合
-氮化物外延层在沉积并降温后，会在
-氮化物外延层中产生相当大的张应力。升温或降温时会产生应力或应变。除了在外延过程中导致的张应力，额外的张应力也可在后续的器件制造过程中的升温或降温产生。甚至在高功率的开关操作中，所伴随的沟道温度上升或下降也可能产生额外的张应力。大的张应力将在氮化镓铝、氮化镓、氮化镓铟、氮化铝外延层中产生微裂缝或缺陷。
除了-氮化物外延层以外，应力也发生在
-砷化物外延层，例如当前无线通讯使用得多的砷化镓铝（AlGaAs）、砷化镓(GaAs)、砷化镓铟 (InGaAs)、砷化铝(AlAs)都有不同程度的应力并导致一些微裂缝和缺陷。
因此，本发明可使用到沉积到硅、蓝宝石或碳化硅基座或衬底上的
-氮化物外延层制作出来的晶体管器件和微波集成电路，也可使用在沉积到砷化镓、硅、蓝宝石或碳化硅基座或衬底上的
-砷化物外延层制作出来的晶体管器件和微波集成电路。
用来制作高电荷迁移率晶体管和微波集成电路的复合
-氮化物及
-砷化物外延层通常包含一个缓冲层（buffer layer)，通道层(channel layer)，肖特基层(Schottky layer)，高掺杂的欧姆层(ohmic layer)，和突出边缘层(ledge layer)。以一复合
-砷化物外延层为例，缓冲层由交互的几层砷化镓、砷化镓铟构成，通道层为无掺杂的砷化镓铟，肖基层为局部掺杂的砷化镓铝，欧姆层为高掺杂的砷化镓铟，突出边缘层为低掺杂的砷化镓。未掺杂的砷化镓铟沟道或通道中的电荷迁移率可高达10,000 cm2/V-sec，此一复合
-砷化物外延层 可用来制作高速高效率的器件及电路。然而，基座中都会产生应力或应变。
由上所述在复合
-砷化物外延层中，由于各层之间不同的热膨胀系数和晶格常数，这些复合
-砷化物外延层在沉积并降温后，会在
-砷化物外延层产生相当大的张应力。升温或降温时会产生应力或应变。除了在外延过程中导致的张应力，额外的张应力也可在后续的器件制造过程中受到的升温或降温产生。甚至在高功率的开关操作中，所伴随的沟道温度上升或下降也可能产生额外的张应力。大的张应力将在砷化镓铝、砷化镓、砷化镓铟、砷化铝外延层中产生微裂缝或缺陷。
表
1
与高电荷迁移率晶体管有关材料的热膨胀系数
材料
热膨胀系数(10-6/K)
氮化铝AlN
5.3
氮化镓GaN
5.5
氮化镓铝AlGaN
5.4
氮化铟InN
3.8
砷化镓GaAs
6.8
砷化镓铝Al0.2Ga0.8As
5.6
砷化镓铟In0.2Ga0.8As
5.6
硅Si
3.0
碳化硅SiC
2.8
蓝宝石Sapphire
5～6.6
当引发的微裂缝或缺陷发生在沟道中时，高电荷迁移率晶体管和微波集成电路的功能将受到影响。图1a给出一个理想简化的高电荷迁移率晶体管100的顶视图。有一硅基座101，一复合外延层102，可以是氮化镓铟-氮化镓铝-氮化镓，也可以是氮化镓-氮化镓铝-氮化镓，有一复合外延层宽102W，一个源极103，一个漏极104和一个栅极105，该栅极105有一个栅极长105L和一个栅极宽105W，该源极103有个面对该栅极的第一源极边103E，该漏极104有一个面对该栅极105的第一漏极边104E，源极边103E和该漏极边104E之间的区域是为沟道区或通道区106，有一沟道区或通道区长106L和有一与复合外延层宽102W约相等的沟道区或通道区宽106W，该沟道区或通道区106有一沟道区或通道区长轴106A，该沟道区或通道区长轴106A约与第一源极边103E及第一漏极边104E平行也约与栅极长轴105A平行。
现在参考图1b给出的一个理想而简化的高电荷迁移率晶体管100取自图1a中A-A’线的截面图。此处的复合外延层102以外延生长和蚀刻来达成，并由至少四个个别外延层或外延子层组成：一个缓冲层102B，一个通道层102C，一个肖特基层102S，一个高掺杂的欧姆层(102OMS，102OMD)和一个突出边缘层(ledge layer)（102LL，102LR)。缓冲层102B的材料可以是多层的氮化铝-氮化镓铝，也可以是多层的砷化镓-砷化镓铝。通道层102C的材料可以是氮化镓，也可以是砷化镓铟。肖特基层102S的材料可以是局部重掺杂的氮化镓铝或氮化镓，也可以是局部重掺杂的砷化镓铝层。突出边缘层（102LL，102LR)的材料可以是掺杂的氮化镓铝或氮化镓，也可以是掺杂的砷化镓。欧姆层(102OMS，102OMD)的材料可以是高掺杂的氮化镓铟或氮化镓，也可以是高掺杂的砷化镓铟。在高掺杂的欧姆层(102OMS，102OMD)中的小圆圈代表因高掺杂而得的自由电子。源极103是以真空沉积的低电阻金属层以达到源极欧姆层102OMS的低接触电阻。漏极104是以真空沉积低电阻金属层以达到漏极欧姆层102OMD的低接触电阻。通道层102C中的小圆圈代表因电荷极化或高掺杂而得的自由电子110。通道层102C中的自由电子110使通道层的方块电阻低达每方块大约100或200欧姆。当通道层导通时（ON state），在一个有沟道区或通道区宽106W对沟道区或通道区长106L比例为100的晶体管中，源极103和漏极104之间的电阻将为一或二欧姆。在大多交换应用中，这一或二欧姆的寄生电阻可以忽视。在栅极（105,105P）和源极103之间加一电压时，肖特基层102S中感应额外电场，通道层102C中的部分自由电子110被推开。通道层102C中的部分自由电子110被推开后，栅极底下通道区的电阻系数大大增加。电阻从原来的一或二欧姆增加到几千或百万欧姆。上述高电荷迁移率晶体管100 的操作是在通道区中没有缺陷的情况。在栅极（105，105P）和源极103之间加一稍小的电压时，肖特基层102S中感应一稍小的额外电场，通道层102C中的小部分自由电子110被推开。通道层102C中的小部分自由电子110被推开后，栅极底下通道区的电阻系数少量增加。在漏极104和源极103之间加一稍小的电压时，通道层102C中的自由电子110开始飘动而产生一个通道层电流。上述高电荷迁移率晶体管100 的操作即是一个可以操作在微波或毫米波的放大器。为了达到较好的电力切换和微波放大，在导通时通道层102C中的自由电子110的分布必需要连续。通道层102C中的部分自由电子110被推开后，栅极底下通道区的电阻系数少量增加。要注意到图1b给出的高电荷迁移率晶体管100的截面图中所示的复合外延层102，四个外延层子层：缓冲层102B，通道层102C，肖特基层102S，高掺杂的欧姆层(102OMS，102OMD)和突出边缘层(ledge layer) （102LL，102LR)，而这些只是示意图。因为它们的厚度并不相同。在实际的器件中，高掺杂的欧姆层(102OMS，102OMD)和肖特基层102S的厚度可能只有几十纳米，砷化镓铟通道层的厚度可能有二十纳米，氮化镓铟通道层的厚度则可能只有几百纳米到二微米。
如前所述，图1a和图1b中高电荷迁移率晶体管100 的操作是在通道区中没有缺陷的情况。在外延生长及降温中，在后续的晶园制造中，甚至于在高功率的开关操作中，通道区的外延层中可能产生微裂缝或缺陷。这些产生的微裂缝或缺陷会影响晶体管和微波集成电路的功能。
为了说明微裂缝或缺陷对高电荷迁移率晶体管的影响，我们参考图1c，在图1c的高电荷迁移率晶体管100’中，其通道层106中有第一微裂缝120其长度为120L，有第一微裂缝长轴120A并与通道层长轴106A约平行。第一微裂缝长度120L等于或稍大于复合外延层宽102W。由于第一微裂缝120具有高电阻，漏极104和源极103之间的电阻将大为增加。这电阻的增加量可高达三至六个数量级。当电压加到漏极104和源极103之间时，唯一通过的电流只是漏电电流。此时高电荷迁移率晶体管将完全无法作为开关或放大器来操作。如上所述，通道层106中有第一微裂缝120，第一微裂缝长度120L等于或大于复合外延层宽102W时，高电荷迁移率晶体管将完全无法作为开关或放大器来操作。
如果第一微裂缝120不存在而只有一个第二微裂缝130，其第二微裂缝长轴130A约与通道区长轴106A平行，当其第二微裂缝长度130L约等于复合外延层宽102W一半时，漏极104和源极103之间的电阻将增加为原来的一倍。当电压加到漏极104和源极103之间时，通过的电流只是原来的一半。此时，高电荷迁移率晶体管的操作功能将只是没有其第二微裂缝时的一半。如图2所示，单一类的微裂缝（210，211，212）引发到一复合外延层中时，该微裂缝长轴（210a，211a，212a）互相平行而为单一轴向微裂缝。
减小单一轴向微裂缝影响的晶体管器件和微波集成电路
因此，本发明提供一种可减小单一轴向微裂缝的影响，且用在微波集成电路和交换电路的高电荷迁移率晶体管(HEMT)，所述高电荷迁移率晶体管有一基座或衬底，有一复合外延层，有一复合外延层宽，含有一个缓冲层，有一通道层，有一肖特基层，一个突出边缘层，有一高掺杂的欧姆层，一个源极，一个漏极，源极边和漏极边定出一个沟道区或通道区，有一沟道区或通道区长，有一与复合外延层宽约相等的沟道区或通道区宽，和一沟道区或通道区长轴，有一个栅极，该栅极有一个栅极长和一个栅极宽，沟道区或通道区长轴控制到远离可能在沟道区或通道区中引发的单一轴向微裂缝的微裂缝长轴方向，并控制在沟道区或通道区长轴和微裂缝长轴之间所成的角度(ϴ)到接近90度，以达成减小或免除在复合外延层中引发一个单一轴向微裂缝时该单一轴向微裂缝会对晶体管器件和微波集成电路的影响。
所述基座或衬底的材料由硅，碳化硅，蓝宝石和砷化镓基座或衬底中选出。
所述复合外延层的材料选自下述材料组：氮化铝，氮化镓，氮化铟，氮化镓铝，氮化镓铟，氮化铟铝，及其合金或熔合物。
或，所述复合外延层的材料选自下述材料组：砷化铝，砷化镓，砷化铟，砷化镓铝，砷化镓铟，砷化铟铝，及其合金或熔合物。
所述沟道区或通道区长轴和微裂缝长轴之间所成的角度(ϴ)控制在90±10 度，最好控制在90±2度之内。
如果在沟道区或通道区长轴和微裂缝长轴之间所成的角度(ϴ)不控制在90度，则从漏极到源极的部分电流会无法通过所述单一轴向微裂缝所含盖的通道区微裂缝部分。因此，当一定电压加到漏极与源极之间时，所能流过的电流减小。对不少功率晶体管，沟道区或通道区宽对沟道区或通道区长的比率可大过100。如果在制造时沟道区或通道区长轴和微裂缝长轴之间所成的角度(ϴ)不控制在90度，而是30度，受到通道区微裂缝部分阻挡而不能通过的电流将为正常总电流的百分之1.73。因此，根据本发明，为减小单一轴向微裂缝对高电荷迁移率晶体管电阻增加的影响，在制造包含高电荷迁移率晶体管的微波集成电路和交换电路时，控制沟道区或通道区长轴的方向，使该沟道区或通道区长轴和微裂缝长轴之间所成的角度(ϴ)控制在90度。在实际制造生产时，可能在对所成的角度(ϴ)控制在90度会有些误差。根据本发明，对所成的角度(ϴ) 应控制在90±10度之内，最好控制在90±2度之内。
应指出，一个用在高功率或高电压的高电荷迁移率晶体管，一般有几根栅极互相连接在一起以控制通道区的电阻。因此，只要微裂缝通过这几根栅极所对应的沟道区或通道区，该微裂缝就会对所对应的沟道区或通道区产生一样的，使通道区电阻增加的影响。
如前所述，在一个沟道区或通道区宽，沟道区或通道区长的比率为100的高电荷迁移率晶体管，在通道中引发了一长的微裂缝时，如果制造时对沟道区或通道区长轴和微裂缝长轴之间所成的角度(ϴ)控制在偏离垂直角±10度，即ϴ为80或100度。在这种情况下，受到通道区微裂缝部分阻挡而不能通过的电流将为正常总电流的百分之0.17。如果制造时对沟道区或通道区长轴和微裂缝长轴之间所成的角度(ϴ)能控制到偏离垂直角±2度，即ϴ为88或92度。在这种情况下，受到通道区微裂缝部分阻挡而不能通过的电流将只为正常总电流的百分之0.04。因此，根据本发明，对一高电荷迁移率晶体管通道中所引发的微裂缝对通道电流所能产生的影响，利用在器件和电路制造时，对沟道区或通道区长轴和微裂缝长轴之间所成的角度(ϴ)尽量控制在90度左右，来加以减低。即根据本发明，为了限制通道中引发一微裂缝时，使该微裂缝所阻挡而不能通过的电流小于正常总电流的百分之0.17，ϴ应控制在80度到100度之间，或最好在88度到92度之间。
所述漏极和源极为多层金属构成，其材料可选自下列材料组：钛，镍，鉭，钨，金，铜，铝，或其熔合物。
所述栅极有一栅极根部和一栅极头部，该栅极根部至少有第一栅极根部区和第二栅极根部区构成，第一栅极根部区的材料可选自：钛，镍，鉭，钨，铂，或其熔合物，第二栅极根部区则可选自：钛，镍，鉭，钨，铂，金，铜，铝，或其熔合物，该栅极头部的材料可选自：钛，镍，鉭，钨，金，铜，铝，或其熔合物。
所述的肖特基层和栅极之间另加了一个栅极介质层，该栅极介质层的材料可以选自：氮化硅，氧化硅，氮氧化硅，氧化铪，氧化镁或它们的熔合物，以降低栅极与源极，及栅极与漏极之间的漏电流，从而增强所制成的微波集成电路和交换电路的功能。
为了增加高电荷迁移率晶体管及其所制成的微波集成电路和交换电路的功能和稳定性，在所述的高电荷迁移率晶体管及其所制成的微波集成电路和交换电路的表面沉积一层保护层，该保护层的材料可以是氮化硅，氧化硅，或氮氧化硅。此保护层的目的是防止操作中过度的原子扩散或氧化，以减低可能产生的表面态。
所述栅极有一栅极根部，有一栅极根部高，有一栅极根部长，一个栅极头部，有一栅极头部高，栅极头部长，该栅极根部长长度小于一微米（1000纳米）或最好小于250纳米，栅极根部高的高度不小于100纳米，以减小栅极与源极之间和栅极与漏极之间的电容，从而提高该高电荷迁移率晶体管及所制成微波集成电路和交换电路的速度和功能。采用具有头部和根部的栅极是为了减小栅极与漏极之间的电容，同时也为了减小栅极与源极之间的电容。此外，采用一个短的栅极根部长所制成的微波集成电路和交换电路其速度和功能可以提高。同时栅极头部的截面积应比栅极栅极根部的截面积要大, 这样栅极轴向的串联电阻可以降低。
另外，在该肖特基层和高掺杂的欧姆层之间，加一突出边缘层，以减小在该肖特基层表面附近的表面态，并减小该表面态对该高电荷迁移率晶体管器件及所制成的微波集成电路和功率交换电路的影响。
根据本发明，利用在器件和电路制造时，控制沟道区或通道区长轴和微裂缝长轴之间所成的角度(ϴ)在90度左右，可使此一高电荷迁移率晶体管对通道中所引发的微裂缝不致对通道电流有太大的影响，因此，本发明中的高电荷迁移率晶体管可有利地用在微波集成电路和交换电路中。复合外延层可以沉积到砷化镓，硅，蓝宝石或碳化硅基座或衬底上。
减小多轴向微裂缝影响的晶体管器件和微波集成电路
在一复合氮化物外延层中，可能有多类微裂缝，不同类的微裂缝其微裂缝长轴指往不同的方向。以图4为例，选用的单晶硅基座或衬底401其表面为（111）晶面，当复合氮化物外延层402沉积到（111）晶面的单晶硅基座或衬底401上时，由于复合氮化物外延层各子层之间和与硅基座不同的热膨胀系数和晶格常数，有可能引发三类微裂缝。第一类微裂缝410，有第一类微裂缝长轴410A，平行于复合氮化物外延层中的[1120]方向。第二类微裂缝420，有第二类微裂缝长轴420A，平行于复合氮化物外延层中的[1210]方向。第三类微裂缝430，有第三类微裂缝长轴430A，平行于复合氮化物外延层中的[2110]方向。
这三类微裂缝中，第一类微裂缝长轴410A和第二类微裂缝长轴420A之间的角度θ1为120度，第二类微裂缝长轴420A和第三类微裂缝长轴430A之间的角度θ2为120度，第三类微裂缝长轴430A和第一类微裂缝长轴410A之间的角度θ3也为120度。同时要注意到这三类微裂缝发生的程度，位置和密度可能不同，因此，这三种微裂缝在一复合氮化物外延层中引发的位置带有随机性。综上所述，氮化镓铝-氮化镓-氮化铝等
-氮化物外延层沉积到（111）晶面的单晶硅基座或衬底401的过程中，在外延层沉积后的电路制造过程中，甚至在器件或电路的使用中，有可能引致三类微裂缝，其微裂缝长轴分别指向[1120]，[1210]和[2110]方向。所对应并和其垂直的断裂面则为（1100），(1010)和(0110)晶面。由于晶体结构，外延生长的III-氮化物和硅基座或衬底有一共通的断裂方向：III-化合物为[1120]方向，和对应的硅[110]方向。
图3b取自图3a中B-B’线给出的一个理想简化的高电荷迁移率晶体管的截面图(300CR)，也可用来说明复合氮化物外延子层302。有一基座301，复合外延层302以外延生长和蚀刻来达成，并由至少四个个别外延层组成：一个缓冲层302B，其材料可以是多层的氮化镓铝，氮化铝，或交互的砷化镓，砷化镓铟多层或子层构成，一个通道层302C，其材料可以是氮化镓铟，氮化铝，砷化镓，砷化镓铟，一个肖特基层302S，其材料可以是氮化镓铝，砷化镓铝，一个高掺杂的欧姆层(302OMS，302OMD)，其材料可以是氮化镓，氮化镓铟，砷化镓，砷化镓铟，而突出边缘层(302LL，302LR)的材料可以是氮化镓，砷化镓。在正常情况下沟道层或通道层302C没有微裂缝时，自由载子或电子可由源极303进入，流过通道层302C而到达漏极304。
因此，本发明同时提供一种可减小多轴向微裂缝影响，且用在微波集成电路和功率交换电路的高电荷迁移率晶体管，所述高电荷迁移率晶体管有一基座或衬底，一复合外延层，有一复合外延层宽，含有一个缓冲层，一个通道层，一个肖特基层，一个突出边缘层，一个高掺杂的欧姆层，一个源极，一个漏极，源极边和漏极边定出一个沟道区或通道区，有一沟道区或通道区长，有一与复合外延层宽约相等的沟道区或通道区宽，和一沟道区或通道区长轴，有一个栅极，该栅极有一个栅极长和一个栅极宽。
在沟道区或通道区长轴和第一类微裂缝长轴之间所成的角度为(ϴA)，在沟道区或通道区长轴和第二类微裂缝长轴之间所成的角度为(ϴB)，在沟道区或通道区长轴和第三类微裂缝长轴之间所成的角度则为(ϴC)。
根据本发明，沟道区或通道区长轴在制造时控制到远离可能在沟道区或通道区中引发的多轴向第一类微裂缝的第一类微裂缝长轴方向，使得在该沟道区或通道区长轴和第一类微裂缝长轴之间所成的角度(ϴA)到接近90度，并使得在沟道区或通道区长轴和可能引发的第二类微裂缝长轴之间所成的角度(ϴB)为接近30度，在沟道区或通道区长轴和可能引发的第三类微裂缝长轴之间所成的角度为(ϴC)接近30度，以达成减小此三类微裂缝在复合外延层中对晶体管器件及所制成的微波集成电路和功率交换电路的影响。同样的, 为达到减小由此多轴向微裂缝引发时对晶体管器件和微波集成电路操作的影响，也可控制由沟道区或通道区长轴和第二类微裂缝长轴之间所成的角度ϴB到接近90度，并使得ϴA和ϴC 分别为接近30 度；或是由控制在沟道区或通道区长轴和第三类微裂缝长轴之间所成的角度ϴC到接近90度，并使得ϴA和ϴB 分别为接近30 度，以达成减小因此轴向的微裂缝对晶体管器件和微波集成电路的影响。
应当指出的是，一个用在高功率或高电压的高电荷迁移率晶体管一般有几根栅极互相连接在一起以控制通道区的电阻。
本发明提供的可减小多轴向微裂缝影响，且用在微波集成电路和功率交换电路的高电荷迁移率晶体管，其基座或衬底的材料由硅，碳化硅，蓝宝石和砷化镓基座或衬底中选出。所述复合外延层的材料选自下述材料组：氮化铝，氮化镓，氮化铟，氮化镓铝，氮化镓铟，氮化铟铝，及其合金或熔合物。或，所述复合外延层的材料选自下述材料组：砷化铝，砷化镓，砷化铟，砷化镓铝，砷化镓铟，砷化铟铝，及其合金或熔合物。
控制所述沟道区或通道区长轴和第一类微裂缝长轴之间所成的角度到ϴA，使得该沟道区或通道区长轴和第二类微裂缝长轴之间所成的角度为ϴB，而使得该沟道区或通道区长轴和第三类微裂缝长轴之间所成的角度为ϴC，该ϴA 角度控制在90±5度，最好控制在90±2度之内，ϴB和ϴC的角度则分别都为30±5度，或最好为30±2度之内，以达成减小此三类微裂缝在复合外延层中对晶体管器件及所制成的微波集成电路和功率交换电路的影响。我们也可控制所述沟道区或通道区长轴和第二类微裂缝长轴之间所成的角度到ϴB，使得该沟道区或通道区长轴和第一类微裂缝长轴之间所成的角度为ϴA，而使得该沟道区或通道区长轴和第三类微裂缝长轴之间所成的角度为ϴC，该ϴB 角度控制在90±5度，最好控制在90±2度之内，ϴA和ϴC的角度则分别都为30±5度，或最好为30±2度之内，以达成减小此三类微裂缝在复合外延层中对晶体管器件及所制成的微波集成电路和功率交换电路的影响。我们更可以控制所述沟道区或通道区长轴和第三类微裂缝长轴之间所成的角度到ϴC，使得该沟道区或通道区长轴和第二类微裂缝长轴之间所成的角度为ϴB，而使得该沟道区或通道区长轴和第一类微裂缝长轴之间所成的角度为ϴA，该ϴC 角度控制在90±5度，最好控制在90±2度之内，ϴB和ϴA的角度则分别都为30±5度，或最好为30±2度之内，以达成减小此三类微裂缝在复合外延层中对晶体管器件及所制成的微波集成电路和功率交换电路的影响。
在实际对准沟道区或通道区长轴以得到和第一类微裂缝长轴之间所成的角度(ϴA)为90度，很可能出现第一类角度偏差ΔϴA，而ϴA=90度±ΔϴA。由于第一类角度偏差ΔϴA，ϴB和ϴC也会出现同量的角度偏差：ϴB和ϴC=30度±ΔϴA。为了减小因第二类微裂缝和第三类微裂缝出现沟道区或通道区时造成的电阻增加，根据本发明，第一类角度偏差ΔϴA应控制到小于±5度，最好是控制到小于±2度。同样，在实际对准沟道区或通道区长轴以得到和第二类微裂缝长轴之间所成的角度(ϴB)为90度，很可能出现第二类角度偏差ΔϴB，而ϴB=90度±ΔϴB。由于第二类角度偏差ΔϴB，ϴA和ϴC也会出现同量的角度偏差：ϴA和ϴC=30度±ΔϴB。为了减小因第一类微裂缝和第三类微裂缝出现沟道区或通道区时造成的电阻增加，根据本发明，第二类角度偏差ΔϴB应控制到小于±5度，最好是控制到小于±2度。类此，在实际对准沟道区或通道区长轴以得到和第三类微裂缝长轴之间所成的角度(ϴC)为90度，很可能出现第三类角度偏差ΔϴC，而ϴC=90度±ΔϴC。由于第三类角度偏差ΔϴC，ϴB和ϴA也会出现同量的角度偏差：ϴB和ϴA=30度±ΔϴC。为了减小因第二类微裂缝和第一类微裂缝出现沟道区或通道区时造成的电阻增加，根据本发明，第三类角度偏差ΔϴC应控制到小于±5度，最好是控制到小于±2度。
所述可减小多轴向微裂缝影响，且用在微波集成电路和功率交换电路的高电荷迁移率晶体管，其漏极和源极为多层金属构成，其材料可选自下列材料组：钛，镍，鉭，铂，钨，金，铜，铝，或其熔合物。
所述栅极有一栅极根部和一栅极头部，该栅极根部至少有第一栅极根部区和第二栅极根部区构成，第一栅极根部区的材料可选自：钛，镍，鉭，钨，铂，第二栅极根部区的材料则可选自：钛，镍，鉭，钨，铂，金，铜，铝，或其熔合物，该栅极头部的材料可选自：钛，镍，鉭，钨，金，铜，铝，或其熔合物。
所述肖特基层和栅极之间另加了一个栅极介质层，该栅极介质层的材料可以选自：氮化硅，氧化硅，氮氧化硅，氧化铪，氧化镁或它们的熔合物，以降低栅极与源极之间的漏电流，和栅极与漏极之间的漏电流，从而增强所制成微波集成电路和交换电路的功能。
为了增加高电荷迁移率晶体管及其所制成的微波集成电路和交换电路速度的功能和稳定性，在该高电荷迁移率晶体管及其所制成的微波集成电路和交换电路的表面沉积一层保护层，该保护层的材料可以选自：氮化硅，氧化硅，氮氧化硅，氧化铪，氧化镁或它们的熔合物，以保护器件，电路并减小操作中的原子扩散或氧化，减低可能产生的表面态。
所述栅极有一栅极根部，有一栅极根部高，栅极根部长，一个栅极头部，有一栅极头部高，栅极头部长，该栅极根部长长度小于一微米（1000纳米）或最好小于250纳米，栅极根部高高度不小于100纳米。采用具有头部和根部的栅极是为了减小栅极与漏极之间的电容，同时也为了减小栅极与源极之间的电容。以提高该高电荷迁移率晶体管及所制成微波集成电路和交换电路的速度和功能。
采用一个短的栅极根部长所制成微波集成电路和交换电路其速度和功能可以提高。为了提高速度和功能，栅极根部长必须小于一微米（1000纳米）甚或小于250纳米。同时，栅极头部的截面积比栅极根部的截面积要大，这样栅极轴向的串联电阻可以降低。
另外在该肖特基层和高掺杂的欧姆层之间，加一突出边缘层以减小在该肖特基层表面附近的表面态，并减小该表面态对该高电荷迁移率晶体管器件及所制成的微波集成电路和功率交换电路的影响。
因此, 根据本发明，利用在器件和电路制造时，控制沟道区或通道区长轴和第一微裂缝长轴之间所成的角度(ϴA)到90度左右，可使一高电荷迁移率晶体管对通道中所引发的多轴向微裂缝不会对通道电流有太大的影响。我们也可以利用在器件和电路制造时，控制沟道区或通道区长轴和第二微裂缝长轴之间所成的角度(ϴB)到90度左右，可使一高电荷迁移率晶体管对通道中所引发的多轴向微裂缝不会对通道电流有太大的影响。此外，我们也可以利用在器件和电路制造时，控制沟道区或通道区长轴和第三微裂缝长轴之间所成的角度(ϴC)到90度左右，可使一高电荷迁移率晶体管对通道中所引发的多轴向微裂缝不会对通道电流有太大的影响。因此，本发明高电荷迁移率晶体管可有利地用在微波集成电路和交换电路中。复合外延层可以沉积到砷化镓，硅，蓝宝石或碳化硅基座或衬底上。
附图说明
图1a给出一个理想简化的高电荷迁移率晶体管(100) 的顶视图；图1b是晶体管取自图1a中A-A’线的截面图；图1c给出一高电荷迁移率晶体管（100’）中,其通道层(106)中有第一微裂缝(120)，有一个第二微裂缝(130)。
图2给出三个同一类的微裂缝（210，211，212），其微裂缝长轴（210a，211a，212a）在同一方向，而为单一轴向微裂缝。
图3a示出一个高电荷迁移率晶体管( 300) 的顶视图,其沟道区有一微裂缝，电流无法流过通道区微裂缝部分（320）；图3b是一取自图3a中B-B’线的一个理想简化的高电荷迁移率晶体管的截面图(300CR)；图3c是一个高电荷迁移率晶体管(300’)的顶视图，控制沟道区或通道区长轴(306A)与可能在通道区中引发的单一轴向微裂缝（310）和微裂缝长轴(310A)之间所成的角度(ϴ)到90度，以达成免除或减小此单一轴向微裂缝对晶体管器件和微波集成电路的影响；图3d是一取自图3c中B-B’线的高电荷迁移率晶体管的截面图(300CR),显示为了降低栅极漏电而加到栅极和通道区之间的一个通道区绝缘层（306I）；图3e是一放大的栅极截面图，有一栅极头部和一栅极根部。
图4显示可能在一复合半导体外延层中引发的三类微裂缝（410,420,430），其长轴（410A，420A, 430A）在不同的方向。
图5a给出一个高电荷迁移率晶体管(500),控制沟道区或通道区长轴(506A)与第一类微裂缝（510）的第一类微裂缝长轴(510A) 之间所成的角度(ϴA)为90度，使得如图5b 所示，在沟道区或通道区（506）中引发第二类微裂缝(520)时，第二类微裂缝长轴(520A)和沟道区或通道区长轴(506A)之间所成的角度为(ϴB)，如图5c所示，在沟道区或通道区（506）中引发第三类微裂缝（530）时，第三类微裂缝长轴(530A)和沟道区或通道区长轴(506A)之间所成的角度为(ϴC)，当角度(ϴA)控制到90度时,ϴB和ϴC都是30度，以达成减小由此多轴向微裂缝引发时对晶体管器件和微波集成电路操作的影响；图5d 是一取自图5a中沿垂直於通道区长轴（506A）并通过第一类微裂缝（510）的一水平线而取出的高电荷迁移率晶体管的截面图,显示为降低栅极漏电而加在沟道区及栅极之间的一个绝缘层(506I)；图5e是一个放大的栅极截面图，有一栅极头部和一栅极根部。
附图标记说明
100、100’-高电荷迁移率晶体管，
101-基座或衬底，
102-复合外延层，102B-缓冲层，102C-通道层，102S-肖基层，102W-复合外延层宽，（102OMS，102OMD）-高掺杂的欧姆层，（102LL，102LR)-突出边缘层，
103-源极，103E-第一源极边，
104-漏极，104E-第一漏极边，
105-栅极，105A-栅极长轴，105L-栅极长，105P-栅极接触，105W-栅极宽，
106-沟道区或通道区，106A-沟道区或通道区长轴，106L-沟道区或通道区长，106W-沟道区或通道区宽，
110-自由电子，
120-第一微裂缝，120A-第一微裂缝成轴，120L-第一微裂缝长，
130-第二微裂缝，130A-第二微裂缝长轴，130L-第二微裂缝长，
（210，211，212）-单一类的微裂缝，（210a，211a，212a）-微裂缝长轴，
300、300’-高电荷迁移率晶体管，300CR-300的截面图，
301-基座或衬底，
302-复合外延层， 302B-缓冲层，302C-通道层，302S-肖特基层，302W-复合外延层宽，（302OMS，302OMD）-高掺杂的欧姆层，(302LL，302LR)-突出边缘层，
303-源极，303E-源极边，
304-漏极，304E-漏极边，
305-栅极，305H-栅极头部，305HH-栅极头部高，305HL-栅极头部长，306I-栅极介质层，305L-栅极长，305P-栅极接触，305S-栅极根部，305S1-第一栅极根部区，305S2-第二栅极根部区，305SH-栅极根部高，305SL-栅极根部长，305W-栅极宽，
306-沟道区或通道区，306A-沟道区或通道区长轴，306I-通道区绝缘层，306L-沟道区或通道区长，306W-沟道区或通道区宽，
310-单一轴向微裂缝，310A-微裂缝长轴，310t-有裂缝间隙，
320-通道区微裂缝部分，
401-基座或衬底，
402-复合外延层，
410-第一类微裂缝，410A-第一类微裂缝长轴，
420-第二类微裂缝，420A-第二类微裂缝长轴，
430-第三类微裂缝，430A-第三类微裂缝长轴，
500-高电荷迁移率晶体管，
501-基座，
502-复合外延层，502B-缓冲层，502C-通道层，502S-肖特基层，502W-复合外延层宽，（502OMS，502OMD）-高掺杂的欧姆层，(502LL，502LR)-突出边缘层，
503-源极，503E-源极边，
504-漏极，504E-漏极边，
505-栅极，505H-栅极头部，505HH-栅极头部高，505HL-栅极头部长，505L-栅极长，505P-栅极接触，505S-栅极根部，505S1-第一栅极根部区，505S2-第二栅极根部区，505SH-栅极根部高，505SL-栅极根部长，505W-栅极宽，
506-沟道区或通道区，506A-沟道区或通道区长轴，506I-栅极介质层，506L-沟道区或通道区长，506W-沟道区或通道区宽，
510-第一类微裂缝，510A-第一类微裂缝长轴，
520-第二类微裂缝，520A-第二类微裂缝长轴，
530-第三类微裂缝，530A-第三类微裂缝长轴，
[1120]-第一类微裂缝长轴510A指向，
[1210]-第二类微裂缝长轴520A指向，·
[2110]-第三类微裂缝长轴530A指向，
（1100）-第一类微裂缝510对应的断裂面，
（1010）-第二类微裂缝520对应的断裂面，
（0110）-第三类微裂缝530对应的断裂面，
[110]-硅，
（100）-晶面，
（111）-晶面。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明的具体实施方式进一步加以描述：
减小单一轴向微裂缝影响的晶体管器件和微波集成电路
如图3a所示，一个可减小单一轴向微裂缝影响且用在微波集成电路和交换电路的高电荷迁移率晶体管(HEMT)300，有一基座301，一复合外延层302，有一复合外延层宽302W，一个源极303，一个漏极304，源极边303E和漏极边304E定出一个沟道区或通道区306，有一沟道区或通道区长306L，有一与复合外延层宽302W约相等的沟道区或通道区宽306W，和一沟道区或通道区长轴306A，有一个栅极305，该栅极305有一个栅极长305L和一个栅极宽305W，一个栅极接触305P，源极303与漏极304之间的电阻由加到栅极305和源极306之间的电压来调节，沟道区或通道区长轴306A在制造时控制到远离可能在通道区中引发的单一轴向微裂缝310的微裂缝长轴310A方向，在沟道区或通道区长轴306A和微裂缝长轴310A之间所成的角度ϴ则控制在90度，以达成免除或减小此单一轴向微裂缝310对晶体管器件和微波集成电路的影响。
如果在沟道区或通道区长轴306A和微裂缝长轴310A之间所成的角度ϴ不控制在90度，如图3a所示，则从漏极304到源极303的部分电流会无法通过单一轴向微裂缝310所含盖的通道区微裂缝部分320。因此，当一定电压加到漏极304与源极303之间时，所能流过的电流减小。对不少功率晶体管，沟道区或通道区宽306W对沟道区或通道区长306L的比率可大过100。如果在制造时沟道区或通道区长轴306A和微裂缝长轴310A之间所成的角度ϴ不控制在90度，而是30度，受到通道区微裂缝部分320阻挡而不能通过的电流将为正常总电流的百分之1.73。因此，根据本发明，为减小单一轴向微裂缝310对高电荷迁移率晶体管300电阻增加的影响，如图3c所示，在制造包含高电荷迁移率晶体管300的微波集成电路和交换电路时，控制沟道区或通道区长轴306A的方向，使该沟道区或通道区长轴306A和微裂缝长轴310a之间所成的角度ϴ控制在90度。在实际制造生产时，可能在对所成的角度ϴ控制在90度会有些误差。根据本发明，对所成的角度ϴ应控制在90±10度之内，最好控制在90±2度之内。
应当指出的是，如图3a所示的高电荷迁移率晶体管300是为了简化说明而作的示意图。应指出，一个用在高功率或高电压的高电荷迁移率晶体管，一般有几根栅极互相连接在一起以控制通道区的电阻。
如前所述，在一个沟道区或通道区宽306W，沟道区或通道区长306L的比率为100的高电荷迁移率晶体管300，在通道中引发了一长的微裂缝时，如果制造时对沟道区或通道区长轴306A和微裂缝长轴310A之间所成的角度ϴ控制在偏离垂直角±10度，即ϴ为80或100度。在这种情况下，受到通道区微裂缝部分320阻挡而不能通过的电流将为正常总电流的百分之0.17。如果制造时对沟道区或通道区长轴306A和微裂缝长轴310A之间所成的角度ϴ能控制到偏离垂直角±2度，即ϴ为88或92度。在这种情况下，受到通道区微裂缝部分320阻挡而不能通过的电流将只为正常总电流的百分之0.04。因此，根据本发明，对一高电荷迁移率晶体管通道中所引发的微裂缝对通道电流所能产生的影响，利用在器件和电路制造时，对沟道区或通道区长轴306A和微裂缝长轴310A之间所成的角度ϴ尽量控制在90度左右，来加以减低。即根据本发明，为了限制通道中引发一微裂缝时，使该微裂缝所阻挡而不能通过的电流小于正常总电流的百分之0.17，ϴ应控制在80度到100度之间，或最好在88度到92度之间。
为进一步说明微裂缝对晶体管的影响，现在参考取自图3a中B-B’线给出的一个理想简化的高电荷迁移率晶体管的截面图300CR图，即图3b。有一基座301，复合外延层302以外延生长和蚀刻来达成，并由至少四个外延子层组成：一个缓冲层302B，通道层302C，肖特基层302S，高掺杂的欧姆层（302OMS，302OMD）和突出边缘层(302LL，302LR)。在肖特基层302S和高掺杂的欧姆层(302OMS，302OMD)之间增加一突出边缘层(302LL，302LR)，以减小在该肖特基层302S表面附近的表面态，并减小该表面态对该高电荷迁移率晶体管器件及所制成的微波集成电路和功率交换电路的影响。在正常情况下，沟道层或通道层302C没有微裂缝时，自由载子或电子可由源极303进入并流过通道层 302C而到达漏极304。
基座301的材料由硅，碳化硅，蓝宝石和砷化镓基座或衬底中选出。
复合外延层302的材料选自下述材料组：氮化铝，氮化镓，氮化铟，氮化镓铝，氮化镓铟，氮化铟铝，及其合金或熔合物。
或，复合外延层302的材料选自下述材料组：砷化铝，砷化镓，砷化铟，砷化镓铝，砷化镓铟，砷化铟铝，及其合金或熔合物。
以一复合砷化物外延层为例，缓冲层302B由交互的几层砷化镓，砷化镓铟构成，通道层302C为无掺杂的砷化镓铟，肖基层302S局部掺杂的砷化镓铝，欧姆层（302OMS，302OMD）为高掺杂的砷化镓铟，突出边缘层(302LL，302LR)为低掺杂的砷化镓。无掺杂的砷化镓铟沟道或通道中的电荷迁移率高可高达10，000cm2/V-sec，使此一复合砷化物外延层可用来制作高速高效率的器件及电路。然而，基座301中都会产生应力或应变。
以一复合氮化物外延层为例，缓冲层302B的材料可以是多层的氮化铝-氮化镓铝，也可以是多层的砷化镓-砷化镓铝。通道层302C的材料可以是氮化镓，也可以是砷化镓铟。肖基层302S的材料可以是局部重掺杂的氮化镓铝或氮化镓，也可以是局部重掺杂的砷化镓。突出边缘层(302LL，302LR)的材料可以是掺杂的氮化镓铝或氮化镓，也可以是掺杂的砷化镓。欧姆层（302OMS，302OMD）的材料可以是高掺杂的氮化镓铟或氮化镓，也可以是高掺杂的砷化镓铟。高掺杂的欧姆层（302OMS，302OMD）中的小圆圈代表因高掺杂而得的自由电子。源极303是以真空沉积低电阻金属层而成，并达到源极欧姆层302OMS的低接触电阻。漏极304是以真空沉积低电阻金属层而成，以达到漏极欧姆层302OMD的低接触电阻。
当沟道区或通道区306引发了一条有裂缝间隙310t的长单一轴向微裂缝310时，该单一轴向微裂缝310附近产生势垒或位垒，并阻挡电子在该沟道区或通道区306中的流动。单一轴向微裂缝310附近产生势垒，因此相当于一高的电阻，使漏极304和源极303之间的电阻呈高达三至六个数量级的增加。因此，根据本发明，对一高电荷迁移率晶体管300通道中所引发的微裂缝对通道电流所能产生的影响，利用在器件和电路制造时，对沟道区或通道区长轴306A和微裂缝长轴310A之间所成的角度ϴ控制在90度左右，来加以减低。即根据本发明，为了限制通道中引发一单一轴向微裂缝310时，受该单一轴向微裂缝310所阻挡而不能通过的电流小，得控制到小于正常总电流的百分之0.17，为此，ϴ应控制在80度到100度之间，或最好在88度到92度之间。
根据本发明，如图3d所示，另在肖特基层302S和栅极305之间加了一个栅极介质层306I，以降低栅极305与源极303，及栅极305与漏极304之间的漏电流，从而增强所制成微波集成电路和交换电路的功能。该栅极介质层306I的材料可以选自：氮化硅，氧化硅，氮氧化硅，氧化铪，氧化镁或它们的熔合物。
根据本发明，如图3e所示，栅极305有一栅极根部305S，有栅极根部高305SH，栅极根部长305SL，有一栅极头部305H，有栅极头部高305HH，栅极头部长305HL。采用具有头部和根部的栅极是为了减小栅极与漏极之间的电容，同时也为了减小栅极与源极之间的电容。此外，采用一个短的栅极根部长305SL所制成的微波集成电路和交换电路，其速度和功能可以提高。为了提高速度和功能，栅极根部长305SL必须小于一微米（1000纳米）甚或小于250纳米。同时栅极头部305H的截面积应比栅极305的栅极根部305S的截面积要大，这样栅极305轴向的串联电阻可以降低。栅极根部高305SH的高度不小于100纳米，以减小栅极305及源极303和栅极305及漏极304之间的电容，从而提高该高电荷迁移率晶体管及所制成微波集成电路和交换电路的速度和功能。
栅极根部305S由第一栅极根部区305S1和第二栅极根部区305S2构成，第一栅极根部区305S1的材料可从钛，镍，鉭，钨，铂或其熔合物中选取，第二栅极根部区305S2的材料可从钛，镍，鉭，钨，铂，金，铜，铝或其熔合物中选取，栅极头部305H的材料可从钛，镍，鉭，钨，金，铜，铝或其熔合物中选取构成。
漏极304和源极303由多层金属构成，其材料可选自下列材料组：钛，镍，鉭，钨，金，铜，铝或其熔合物。
为了增加高电荷迁移率晶体管及其所制成的微波集成电路和交换电路的功能和稳定性，在高电荷迁移率晶体管300及其所制成的微波集成电路和交换电路的表面沉积一层保护层，保护层的材料可以是氮化硅，氧化硅，氮氧化硅，氧化铪，氧化镁或它们的熔合物。此保护层的目的是防止操作中过度的原子扩散或氧化，以减低可能产生的表面态。
因此，根据本发明，利用在器件和电路制造时，控制沟道区或通道区长轴306A和微裂缝长轴310A之间所成的角度ϴ在90度左右，可使此一高电荷迁移率晶体管300对通道中所引发的单一轴向微裂缝310不致对通道电流有太大的影响，因此，本发明中的高电荷迁移率晶体管可有利地用在微波集成电路和交换电路中。外延层可以沉积到砷化镓，硅，蓝宝石或碳化硅基座或衬底上。
减小多轴向微裂缝影响的晶体管器件和微波集成电路
在一复合氮化物外延层中，可能有多类微裂缝，不同类的微裂缝其微裂缝长轴指往不同的方向。以图4为例，当复合氮化物外延层402沉积到表面为（111）晶面的单晶硅基座或衬底401上时，由于复合氮化物外延层各子层之间和与硅基座不同的热膨胀系数和晶格常数，有可能引发三类微裂缝。第一类微裂缝410，有第一类微裂缝长轴410A，平行于复合氮化物外延层中的[1120]方向。第二类微裂缝420，有第二类微裂缝长轴420A，平行于复合氮化物外延层中的[1210]方向。第三类微裂缝430，有第三类微裂缝长轴430A，平行于复合氮化物外延层中的[2110]方向。
这三类微裂缝中，第一类微裂缝长轴410A和第二类微裂缝长轴420A之间的角度θ1为120度，第二类微裂缝长轴420A和第三类微裂缝长轴430A之间的角度θ2为120度，第三类微裂缝长轴430A和第一类微裂缝长轴410A之间的角度θ3也为120度。同时要注意到这三类微裂缝发生的程度，位置和密度可能不同，因此，这三种微裂缝在一复合氮化物外延层中引发的位置带有随机性。综上所述，氮化镓铝-氮化镓-氮化铝等
-氮化物外延层沉积到（111）晶面的单晶硅基座或衬底401的过程中，在外延层沉积后的电路制造过程中，甚至在器件或电路的使用中，有可能引致三类微裂缝，其微裂缝长轴分别指向[1120]，[1210]和[2110]方向(见图4及图5)。所对应的断裂面则为（1100），(1010)和(0110) （见图5c）。由于晶体结构，外延生长的
-氮化物和硅基座或衬底有一共通的断裂方向：
-化合物为[1120]方向，和对应的硅[110]方向，（见图5c）。
根据本发明，如图5a所示，一个可减小多轴向微裂缝影响且用在微波集成电路和交换电路的高电荷迁移率晶体管500，有一基座501，一复合外延层502，有一复合外延层宽502W，一个源极503，一个漏极504，源极边503E和漏极边504E定出一个沟道区或通道区506，有一沟道区或通道区长506L，有一与复合外延层宽502W约相等的沟道区或通道区宽506W，和一沟道区或通道区长轴506A，有一个栅极505，该栅极505有一个栅极长505L和一个栅极宽505W，一个栅极接触505P，源极503与漏极504之间的电阻由加到栅极505和源极506之间的电压来调节。含有一个缓冲层502B，一个通道层502C，一个肖特基层502S，一个高掺杂的欧姆层（502OMS，502OMD），另外在肖特基层502S和高掺杂的欧姆层（502OMS，502OMD）之间，加一突出边缘层(502LL, 502LR)，以减小在该肖特基层502S表面附近的表面态，并减小该表面态对该高电荷迁移率晶体管器件及所制成的微波集成电路和功率交换电路的影响。沟道区或通道区长轴506A在制造时控制到远离可能在通道区通道区506中引发的多轴向第一类微裂缝510的第一类微裂缝长轴510A方向。在沟道区或通道区长轴506A和第一类微裂缝长轴510A之间所成的角度为ϴA，在沟道区或通道区长轴506A和第二类微裂缝长轴520A之间所成的角度为ϴB，在沟道区或通道区长轴506A和第三类微裂缝长轴530A之间所成的角度则为ϴC，如图5b，图5c所示。根据本发明，控制在沟道区或通道区长轴506A和第一类微裂缝长轴510A之间所成的角度ϴA到90度，此时ϴB，和ϴC都是30度，以达成减小由此多轴向微裂缝引发时对晶体管器件和微波集成电路操作的影响。同样的，也可控制由沟道区或通道区长轴506A和第二类微裂缝长轴520A之间所成的角度ϴB为90度，此时ϴA，和ϴC 都是30 度，或是由控制在沟道区或通道区长轴506A和第三类微裂缝长轴530A之间所成的角度ϴC为90度，此时ϴA，和ϴB 都是30 度，而得到同样的效果，以达成减小因此轴向的微裂缝对晶体管器件和微波集成电路的影响。
在实际对准沟道区或通道区长轴506A以得到和第一类微裂缝长轴510A之间所成的角度ϴA为90度，很可能出现第一类角度偏差ΔϴA，而ϴA=90度±ΔϴA。由于第一类角度偏差ΔϴA，ϴB和ϴC也会出现同量的角度偏差：ϴB和ϴC=30度±ΔϴA。为了减小因第二类微裂缝和第三类微裂缝出现在沟道区或通道区时造成的电阻增加，根据本发明，第一类角度偏差ΔϴA应控制到小于±5度，最好是应控制到小于±2度，即该ϴA 角度控制在90±5度，最好控制在90±2度之内，ϴB和ϴC的角度则分别都为30±5度，或最好为30±2度之内，以达成减小此三类微裂缝在复合外延层502中对晶体管器件及所制成的微波集成电路和功率交换电路的影响。我们也可控制所述沟道区或通道区长轴(506A)和第二类微裂缝长轴(520A)之间所成的角度到ϴB，使得该沟道区或通道区长轴(506A)和第一类微裂缝长轴(510A)之间所成的角度为ϴA，而使得该沟道区或通道区长轴(506A)和第三类微裂缝长轴(530A)之间所成的角度为ϴC，该ϴB 角度控制在90±5度，最好控制在90±2度之内，ϴA和ϴC的角度则分别都为30±5度，或最好为30±2度之内，以达成减小此三类微裂缝在复合外延层（502）中对晶体管器件及所制成的微波集成电路和功率交换电路的影响。我们更可以控制所述沟道区或通道区长轴(506A)和第三类微裂缝长轴(530A)之间所成的角度到ϴC，使得该沟道区或通道区长轴(506A)和第二类微裂缝长轴(520A)之间所成的角度为ϴB，而使得该沟道区或通道区长轴(506A)和第一类微裂缝长轴(510A)之间所成的角度为ϴA，该ϴC 角度控制在90±5度，最好控制在90±2度之内，ϴB和ϴA的角度则分别都为30±5度，或最好为30±2度之内，以达成减小此三类微裂缝在复合外延层（502）中对晶体管器件及所制成的微波集成电路和功率交换电路的影响。
本发明提供的可减小多轴向微裂缝影响，且用在微波集成电路和功率交换电路的高电荷迁移率晶体管，其基座或衬底501的材料由硅，碳化硅，蓝宝石和砷化镓基座或衬底中选出。复合外延层502的材料选自下述材料组：氮化铝，氮化镓，氮化铟，氮化镓铝，氮化镓铟，氮化铟铝，及其合金或熔合物。或，复合外延层502的材料选自下述材料组：砷化铝，砷化镓，砷化铟，砷化镓铝，砷化镓铟，砷化铟铝，及其合金或熔合物。
应当指出的是，如图5a所示的高电荷迁移率晶体管500是为了简化说明而作的示意图。一个用在高功率或高电压的高电荷迁移率晶体管一般有几根栅极互相连接在一起以控制通道区的电阻。
根据本发明，如图5a和图5d所示，在肖特基层502S和栅极505之间加了一个栅极介质层506I，以降低栅极505与源极503之间，和栅极505与漏极504之间的漏电流，从而增强所制成微波集成电路和交换电路的功能。该栅极介质层506I的材料可以选自：氮化硅，氧化硅，氮氧化硅，氧化铪，氧化镁或它们的熔合物。
根据本发明，如图5e所示，栅极505有一栅极根部505S，有栅极根部高505SH，栅极根部长505SL，有一栅极头部505H，有栅极头部高505HH，栅极头部长505HL。采用具有头部和根部的栅极是为了减小栅极与漏极之间的电容，同时也为了减小栅极与源极之间的电容。此外，采用一个短的栅极根部长505SL所制成的微波集成电路和交换电路，其速度和功能可以提高。为了提高速度和功能，栅极根部长505SL必须小于一微米（1000 纳米）甚或小于250纳米。同时，栅极头部505H的截面积比栅极505的栅极根部505S的截面积要大，这样栅极505轴向的串联电阻可以降低。栅极根部高505SH高度不小于100纳米。
栅极根部505S由第一栅极根部区505S1和第二栅极根部区505S2构成，第一栅极根部区505S1的材料可从钛，镍，鉭，钨，铂或其熔合物中选取，第二栅极根部区505S2的材料可从钛，镍，鉭，钨，铂，金，铜，铝或其熔合物中选取，栅极头部505H的材料可从钛，镍，鉭，钨，金，铜，铝或其熔合物中选取构成。
漏极504和源极503为多层的金属，其材料可选自下述材料组：钛，镍，鉭，铂，钨，金，铜，铝或其熔合物。
为了增加高电荷迁移率晶体管及其所制成的微波集成电路和交换电路速度的功能和稳定性，在高电荷迁移率晶体管及其所制成的微波集成电路和交换电路的表面沉积一层保护层，保护层的材料可以选自：氮化硅，氧化硅，氮氧化硅，氧化铪，氧化镁或它们的熔合物，以防止操作中过度的原子扩散或氧化，并减低可能产生的表面态。
因此, 根据本发明，利用在器件和电路制造时，控制沟道区或通道区长轴506A和第一微裂缝长轴510A之间所成的角度ϴA到90度左右，或是由控制沟道区或通道区长轴506A和第二微裂缝长轴520A之间所成的角度ϴB到90度左右，也或是由控制沟道区或通道区长轴506A和第三微裂缝长轴530A之间所成的角度ϴC到90度左右，可使一高电荷迁移率晶体管对通道中所引发的多轴向微裂缝不会对通道电流有太大的影响。因此，本发明高电荷迁移率晶体管可有利地用在微波集成电路和交换电路中。复合外延层可以沉积到砷化镓，硅，蓝宝石或碳化硅基座或衬底上。
Claims (26)
1.一种可减小单一轴向微裂缝的影响，且用在微波集成电路和交换电路的高电荷迁移率晶体管，其特征在于：所述高电荷迁移率晶体管（300）有一基座或衬底（301），有一复合外延层（302），有一复合外延层宽（302W），含有一个缓冲层（302B），有一通道层（302C），有一肖特基层（302S），有一高掺杂的欧姆层(302OMS，302OMD)，一个源极（303），一个漏极（304），源极边（303E）和漏极边（304E）定出一个沟道区或通道区（306），有一沟道区或通道区长（306L），有一与复合外延层宽（302W）约相等的沟道区或通道区宽（306W），和一沟道区或通道区长轴（306A），有一个栅极（305），该栅极有一个栅极长（305L）和一个栅极宽（305W），沟道区或通道区长轴（306A）控制到远离可能在沟道区或通道区（306）中引发的单一轴向微裂缝（310）的微裂缝长轴（310A）方向，并控制在沟道区或通道区长轴（306A）和微裂缝长轴（310A）之间所成的角度(ϴ)到接近90度，以达成减小或免除在复合外延层（302）中引发一个单一轴向微裂缝（310）时该单一轴向微裂缝（310）会对晶体管器件和微波集成电路的影响。
2.根据权利要求1所述的可减小单一轴向微裂缝的影响，且用在微波集成电路和交换电路的高电荷迁移率晶体管，其特征在于：所述基座或衬底（301）的材料由硅，碳化硅，蓝宝石和砷化镓基座或衬底中选出。
3.根据权利要求1所述的可减小单一轴向微裂缝的影响，且用在微波集成电路和交换电路的高电荷迁移率晶体管，其特征在于：所述的复合外延层（302）的材料选自下述材料组：氮化铝，氮化镓，氮化铟，氮化镓铝，氮化镓铟，氮化铟铝，及其合金或熔合物。
4.根据权利要求1所述的可减小单一轴向微裂缝的影响，且用在微波集成电路和交换电路的高电荷迁移率晶体管，其特征在于：所述的复合外延层（302）的材料选自下述材料组：砷化铝，砷化镓，砷化铟，砷化镓铝，砷化镓铟，砷化铟铝，及其合金或熔合物。
5.根据权利要求1所述的可减小单一轴向微裂缝的影响，且用在微波集成电路和交换电路的高电荷迁移率晶体管，其特征在于：所述沟道区或通道区长轴（306A）和微裂缝长轴（310A）之间所成的角度(ϴ)控制在90±10 度。
6.根据权利要求5所述的可减小单一轴向微裂缝的影响，且用在微波集成电路和交换电路的高电荷迁移率晶体管，其特征在于：所述沟道区或通道区长轴（306A）和微裂缝长轴（310A）之间所成的角度(ϴ)控制在90±2度。
7.根据权利要求1所述的可减小单一轴向微裂缝的影响，且用在微波集成电路和交换电路的高电荷迁移率晶体管，其特征在于：所述漏极（304）和源极（303）为多层金属构成，其材料选自下列材料组：钛，镍，鉭，钨，金，铜，铝，或其熔合物。
8.根据权利要求1所述的可减小单一轴向微裂缝的影响，且用在微波集成电路和交换电路的高电荷迁移率晶体管，其特征在于：所述栅极（305）有一栅极根部(305S)和一栅极头部（305H），该栅极根部（305S）至少有第一栅极根部区（305S1）和第二栅极根部区（305S2）构成，第一栅极根部区（305S1）的材料选自：钛，镍，鉭，钨，铂，或其熔合物，第二栅极根部区（305S2）则选自：钛，镍，鉭，钨，铂，金，铜，铝，或其熔合物，该栅极头部（305H）的材料选自：钛，镍，鉭，钨，金，铜，铝，或其熔合物。
9.根据权利要求1所述的可减小单一轴向微裂缝的影响，且用在微波集成电路和交换电路的高电荷迁移率晶体管，其特征在于：所述的肖特基层（302S）和栅极（305）之间另加了一个栅极介质层(306I)，该栅极介质层(306I)的材料选自：氮化硅，氧化硅，氮氧化硅，氧化铪，氧化镁或它们的熔合物，以降低栅极（305）与源极(303)，及栅极（305）与漏极(304)之间的漏电流，从而增强所制成的微波集成电路和交换电路的功能。
10.根据权利要求1所述的可减小单一轴向微裂缝的影响，且用在微波集成电路和交换电路的高电荷迁移率晶体管，其特征在于：在所述的高电荷迁移率晶体管（300）及其所制成的微波集成电路和交换电路的表面沉积一层保护层，该保护层的材料选自氮化硅，氧化硅，或氮氧化硅。
11.根据权利要求1所述的可减小单一轴向微裂缝的影响，且用在微波集成电路和交换电路的高电荷迁移率晶体管，其特征在于：所述栅极(305)有一栅极根部(305S)，有一栅极根部高(305SH)，有一栅极根部长(305SL)，一个栅极头部(305H)，有一栅极头部高(305HH)，栅极头部长(305HL)，该栅极根部长(305SL)长度小于一微米，栅极根部高(305SH)的高度不小于100纳米，以减小栅极（305）与源极（303）之间和栅极（305）与漏极（304）之间的电容，从而提高该高电荷迁移率晶体管及所制成微波集成电路和交换电路的速度和功能。
12.根据权利要求11所述的可减小单一轴向微裂缝的影响，且用在微波集成电路和交换电路的高电荷迁移率晶体管，其特征在于：所述栅极根部长(305SL)长度小于250纳米。
13.根据权利要求1所述的可减小单一轴向微裂缝的影响，且用在微波集成电路和交换电路的高电荷迁移率晶体管，其特征在于：在所述肖特基层（302S）和高掺杂的欧姆层(302OMS，302OMD)之间，加一突出边缘层(320LL, 302LR)，以减小在该肖特基层（302S）表面附近的表面态，并减小该表面态对该高电荷迁移率晶体管器件及所制成的微波集成电路和功率交换电路的影响。
14.一种可减小多轴向微裂缝影响，且用在微波集成电路和功率交换电路的高电荷迁移率晶体管（500），其特征在于：所述高电荷迁移率晶体管（500）有一基座或衬底(501)，一复合外延层(502)，有一复合外延层宽(502W)，含有一个缓冲层（502B），一个通道层（502C），一个肖特基层（502S），一个高掺杂的欧姆层(502OMS，502OMD)，一个源极(503)，一个漏极(504)，源极边(503E)和漏极边(504E)定出一个沟道区或通道区(506)，有一沟道区或通道区长(506L)，有一与复合外延层宽(502W)约相等的沟道区或通道区宽(506W)，和一沟道区或通道区长轴(506A)，有一个栅极(505)，该栅极(505)有一个栅极长(505L)和一个栅极宽(505W)；
沟道区或通道区长轴(506A)控制到远离可能在沟道区或通道区(506)中引发的多轴向第一类微裂缝（510）的第一类微裂缝长轴(510A)方向，使得在该沟道区或通道区长轴(506A)和第一类微裂缝长轴(510A)之间所成的角度(ϴA)到接近90度，并使得在沟道区或通道区长轴(506A)和可能引发的第二类微裂缝长轴(520A)之间所成的角度(ϴB)为接近30度，在沟道区或通道区长轴(506A)和可能引发的第三类微裂缝长轴(530A)之间所成的角度为(ϴC)接近30度，以达成减小此三类微裂缝在复合外延层（502）中对晶体管器件及所制成的微波集成电路和功率交换电路的影响；
或，为达到减小由此多轴向微裂缝引发时对晶体管器件和微波集成电路操作的影响，控制由沟道区或通道区长轴(506A)和第二类微裂缝长轴(520A)之间所成的角度ϴB为接近90度，并使得ϴA和ϴC 分别为接近30 度；
或是由控制在沟道区或通道区长轴(506A)和第三类微裂缝长轴(530A)之间所成的角度ϴC为接近90度，并使得ϴA和ϴB 分别为接近30 度，以达成减小因此多轴向的微裂缝对晶体管器件和微波集成电路的影响。
15.根据权利要求14所述的可减小多轴向微裂缝影响，且用在微波集成电路和功率交换电路的高电荷迁移率晶体管（500），其特征在于：所述基座或衬底（501）的材料由硅，碳化硅，蓝宝石和砷化镓基座或衬底中选出。
16.根据权利要求14所述的可减小多轴向微裂缝影响，且用在微波集成电路和功率交换电路的高电荷迁移率晶体管（500），其特征在于：所述复合外延层（502）的材料选自下述材料组：氮化铝，氮化镓，氮化铟，氮化镓铝，氮化镓铟，氮化铟铝，及其合金或熔合物。
17.根据权利要求14所述的可减小多轴向微裂缝影响，且用在微波集成电路和功率交换电路的高电荷迁移率晶体管（500），其特征在于：所述复合外延层（502）的材料选自下述材料组：砷化铝，砷化镓，砷化铟，砷化镓铝，砷化镓铟，砷化铟铝，及其合金或熔合物。
18.根据权利要求14所述的可减小多轴向微裂缝影响，且用在微波集成电路和功率交换电路的高电荷迁移率晶体管（500），其特征在于：所述沟道区或通道区长轴(506A)和第一类微裂缝长轴(510A)之间所成的角度到ϴA控制在90±5度，并使得ϴB和ϴC的角度分别都为30±5度；
或，所述沟道区或通道区长轴(506A)和第二类微裂缝长轴(520A)之间所成的角度ϴB控制在90±5度，并使得ϴA和ϴC的角度分别都为30±5度；
或，所述沟道区或通道区长轴(506A)和第三类微裂缝长轴(530A)之间所成的角度ϴC控制在90±5度，并使得ϴB和ϴA的角度分别都为30±5度。
19.根据权利要求18所述的可减小多轴向微裂缝影响，且用在微波集成电路和功率交换电路的高电荷迁移率晶体管（500），其特征在于：所述沟道区或通道区长轴(506A)和第一类微裂缝长轴(510A)之间所成的角度到ϴA控制在90±2度之内，并使得ϴB和ϴC的角度分别都为30±2度；
或，所述沟道区或通道区长轴(506A)和第二类微裂缝长轴(520A)之间所成的角度ϴB控制在90±2度，并使得ϴA和ϴC的角度分别都为30±2度；
或，所述沟道区或通道区长轴(506A)和第三类微裂缝长轴(530A)之间所成的角度ϴC控制在90±2度，并使得ϴB和ϴA的角度分别都为30±2度。
20.根据权利要求14所述的可减小多轴向微裂缝影响，且用在微波集成电路和功率交换电路的高电荷迁移率晶体管（500），其特征在于：所述漏极（504）和源极（503）为多层金属构成，其材料选自下列材料组：钛，镍，鉭，铂，钨，金，铜，铝，或其熔合物。
21.根据权利要求14所述的可减小多轴向微裂缝影响，且用在微波集成电路和功率交换电路的高电荷迁移率晶体管（500），其特征在于：所述栅极(505)有一栅极根部(505S)和一栅极头部(505H)，该栅极根部(505S)至少有第一栅极根部区（505S1）和第二栅极根部区（505S2）构成，第一栅极根部区（505S1）的材料选自：钛，镍，鉭，钨，铂，或其熔合物，第二栅极根部区（505S2）的材料则选自：钛，镍，鉭，钨，铂，金，铜，铝，或其熔合物，该栅极头部(505H)的材料选自：钛，镍，鉭，钨，金，铜，铝，或其熔合物。
22.根据权利要求14所述的可减小多轴向微裂缝影响，且用在微波集成电路和功率交换电路的高电荷迁移率晶体管（500），其特征在于：所述肖特基层（502S）和栅极（505）之间另加了一个栅极介质层（506I），该栅极介质层（506I）的材料选自：氮化硅，氧化硅，氮氧化硅，氧化铪，氧化镁或它们的熔合物，以降低栅极（505）与源极(503)之间的漏电流，和栅极（505）与漏极(504)之间的漏电流，从而增强所制成微波集成电路和交换电路的功能。
23.根据权利要求14所述的可减小多轴向微裂缝影响，且用在微波集成电路和功率交换电路的高电荷迁移率晶体管（500），其特征在于：在所述高电荷迁移率晶体管（500）及其所制成的微波集成电路和交换电路的表面沉积一层保护层，该保护层的材料选自：氮化硅，氧化硅，氮氧化硅，氧化铪，氧化镁或它们的熔合物，以保护器件，电路并减小操作中的原子扩散或氧化，减低可能产生的表面态。
24.根据权利要求14所述的可减小多轴向微裂缝影响，且用在微波集成电路和功率交换电路的高电荷迁移率晶体管（500），其特征在于：所述栅极（505）有一栅极根部(505S)，有一栅极根部高（505SH），栅极根部长（505SL），一个栅极头部(505H)，有一栅极头部高(505HH)，栅极头部长(505HL)，该栅极根部长（505SL）长度小于一微米，栅极根部高（505SH）高度不小于100纳米。
25.根据权利要求24所述的可减小多轴向微裂缝影响，且用在微波集成电路和功率交换电路的高电荷迁移率晶体管（500），其特征在于：所述栅极根部长（505SL）长度小于250纳米。
26.根据权利要求14所述的可减小多轴向微裂缝影响，且用在微波集成电路和功率交换电路的高电荷迁移率晶体管（500），其特征在于：在所述肖特基层（502S）和高掺杂的欧姆层(502OMS，502OMD)之间，加一突出边缘层(502LL, 502LR)，以减小在该肖特基层（502S）表面附近的表面态，并减小该表面态对该高电荷迁移率晶体管器件及所制成的微波集成电路和功率交换电路的影响。
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