[發明專利]半導體結構及其形成方法

有效

• 申請號: 201110310402.8
• 申請日: 2011-10-13
• 公開（公告）號: CN102881720B
• 公開（公告）日: 2017-10-13
• 發明（設計）人: 陳柏智;余俊磊;姚福偉;許竣為;楊富智;蔡俊琳
• 申請（專利權）人: 臺灣積體電路制造股份有限公司
• 主分類號: H01L29/45
• 分類號: H01L29/45;H01L29/417;H01L29/778;H01L21/28;H01L21/335
• 代理公司: 北京德恒律師事務所11306
• 代理人: 陸鑫,高雪琴

技術領域

本披露主要涉及半導體結構，并且尤其涉及高電子遷移率晶體管(HEMT)和用于形成高電子遷移率晶體管的方法。

背景技術

在半導體技術中，由于其特性，III-V半導體化合物被用于形成多種集成電路器件，諸如，高功率場效應晶體管、高頻晶體管、或高電子遷移率晶體管(HEMT)。HEMT是結合在具有不同帶隙的兩種材料之間的結(即，異質結)作為通道而不是摻雜區域的場效應晶體管，其通常是用于MOSFET的情況。HEMT具有多個有吸引力的性能，包括高電子遷移率和在高頻發送信號的能力等。

雖然以上注意到具有吸引力的性能，但是在開發基于III-V半導體化合物的器件方面，存在申請人已知的多個挑戰。例如，由于氮化鎵材料和基板材料之間的性能差異(例如，點陣常數和熱膨脹系數)，可能很難在某些基板(特別是硅)上生長高質量氮化鎵材料。而且，形成滿足對某些應用的性能要求的氮化鎵材料器件一直都具有挑戰性。

發明內容

根據本發明的一方面，提供一種半導體結構，包括：第一III-V化合物層；第二III-V化合物層，設置在所述第一III-V化合物層上，并且成分與所述第一III-V化合物層不同，其中，在所述第一III-V化合物層和所述第二III-V化合物層之間限定一界面；柵極，設置在所述第二III-V化合物層上；以及源極部件和漏極部件，設置在所述柵極的相對側上，所述源極部件和所述漏極部件中的每個都包括至少部分地嵌入所述第二III-V化合物層中的相應金屬間化合物，其中，每個金屬間化合物都不含Au并且包括Al、Ti或Cu，并且與位于所述界面處的載流子通道接觸。

優選地，每個金屬間化合物都覆蓋所述第二III-V化合物層的一部分上。

優選地，每個金屬間化合物都嵌入所述第二III-V化合物層中和所述第一III-V化合物層的頂部中。

優選地，每個金屬間化合物都具有不平坦的頂面。

優選地，每個金屬間化合物都不含Au，并且包括AlN、TiN、Al₃Ti或AlTi₂N。

優選地，該半導體結構進一步包括介電保護層，所述介電保護層的至少一部分被夾入所述金屬間化合物的一部分和所述第二III-V化合物層的頂面之間。

優選地，每個金屬間化合物都具有頂寬和底寬，所述頂寬寬于所述底寬。

優選地，所述第二III-V化合物層具有在約5nm到約50nm范圍的厚度。

優選地，所述柵極包括氮化鈦(TiN)或鎢(W)。

優選地，所述第二III-V化合物層包括AlGaN、AlGaAs、或AlInP。

根據本發明的另一方面，提供一種半導體結構，包括：氮化鎵(GaN)層，設置在基板上；氮化鋁鎵(AlGaN)層，設置在所述GaN層上；柵極，設置在所述AlGaN層上；以及源極部件和漏極部件，設置在所述柵極的相對側上，所述源極部件和所述漏極部件中的每個都包括至少部分地嵌入所述AlGaN層中的相應金屬間化合物，其中，每個金屬間化合物都具有不平坦頂面。

優選地，每個金屬間化合物都覆蓋所述AlGaN層的一部分上。

優選地，每個金屬間化合物都具有頂寬和底寬，所述頂寬寬于所述底寬。

優選地，該半導體結構進一步包括介電保護層，所述介電保護層的至少一部分被夾入所述金屬間化合物的一部分和所述AlGaN層的頂面之間。

優選地，每個金屬間化合物都不含Au并且包括Al、Ti或Cu。

優選地，每個金屬間化合物都不含Au并且包括AlN、TiN、Al₃Ti或AlTi₂N。

優選地，每個金屬間化合物都被嵌入在所述AlGaN層和所述GaN層的頂部部分中。

優選地，所述基板包括硅、碳化硅或藍寶石。

優選地，所述AlGaN層具有在約5nm到約50nm范圍的厚度。