[發明專利]用于HEMT器件的等離子體保護二極管

有效

• 申請號: 201310007113.X
• 申請日: 2013-01-08
• 公開（公告）號: CN103311243A
• 公開（公告）日: 2013-09-18
• 發明（設計）人: 黃敬源;許竣為;游承儒;姚福偉;余俊磊;楊富智;陳柏智
• 申請（專利權）人: 臺灣積體電路制造股份有限公司
• 主分類號: H01L27/06
• 分類號: H01L27/06;H01L27/02;H01L21/822
• 代理公司: 北京德恒律治知識產權代理有限公司 11409
• 代理人: 章社杲;孫征

技術領域

本發明涉及半導體器件及其制造方法，具體而言，涉及HEMT器件和二極管。

背景技術

半導體集成電路(IC)產業經歷了快速增長。IC材料和設計方面的技術進步產生了數代IC，其中每個代都具有比上一個代更小且更復雜的電路。然而，這些進步增加了加工和生產IC的復雜度，因此，為了實現這些進步，需要在IC加工和生產方面的類似發展。在IC發展過程中，功能密度(即每芯片面積上互連器件的數量)通常增加了同時幾何尺寸(即，使用制造工藝可以做出的最小的元件)降低了。

IC材料和設計方面的技術進步生產用于不同目的的各種類型的IC。一些類型IC的制造可能需要在襯底上形成III-V族化合物層，例如在襯底上形成氮化鎵層。這些類型的IC器件可以包括高電子遷移率晶體管(HEMT)器件。但是，用于制造HEMT器件的后段工藝通常包括多個等離子體增強工藝。這些工藝涉及等離子體電荷，其可能損傷HEMT器件的元件，例如HEMT器件的柵極元件。當這種情況發生時，HEMT器件可能變成有缺陷的或者具有降低的性能。

因此，雖然現有的制造HEMT器件的方法大體上已足以實現其預期目的，但是它們不是在每個方面都令人完全滿意的。

發明內容

為了解決上述技術問題，一方面，本發明提供了一種半導體器件，包括：高電子遷移率晶體管(HEMT)器件，至少部分地形成在硅襯底上方的III-V族化合物層中；以及二極管，形成在所述硅襯底中，所述二極管電連接至所述HEMT器件和鄰近所述HEMT器件設置的接觸焊盤中的一種。

在所述的半導體器件中，所述III-V族化合物層包括：氮化鎵(GaN)緩沖層，形成在所述硅襯底的上方；以及氮化鎵鋁(AlGaN)層，形成在所述GaN緩沖層的上方。

在所述的半導體器件中，所述HEMT器件包括：導電柵極元件，形成在所述AlGaN層的上方；導電源極元件，至少部分地形成在所述AlGaN層中；以及導電漏極元件，至少部分地形成在所述AlGaN層中，所述柵極元件設置在所述源極元件和所述漏極元件之間。

在所述的半導體器件中，所述二極管通過延伸穿過所述GaN緩沖層和所述AlGaN層的通孔電連接至所述柵極元件。

在所述的半導體器件中，所述柵極元件包括延伸到所述源極元件和所述漏極元件之外的柵極延伸部；以及所述通孔連接至所述柵極延伸部。

在所述的半導體器件中，所述二極管通過延伸穿過所述GaN緩沖層的通孔電連接至所述源極元件。

在所述的半導體器件中，所述接觸焊盤形成在所述AlGaN層的上方；以及所述二極管通過延伸穿過所述GaN緩沖層和所述AlGaN層的通孔電連接至所述接觸焊盤。

在所述的半導體器件中，從上往下看，所述接觸焊盤至少部分地包圍所述HEMT器件。

另一方面，本發明還提供了一種半導體器件，包括：硅襯底；第一III-V族化合物層，設置在所述硅襯底的上方；第二III-V族化合物層，設置在所述第一III-V族化合物層的上方；晶體管，設置在所述第一III-V族化合物層的上方并且部分地設置在所述第二III-V族化合物層中；二極管，設置在所述硅襯底中；以及通孔，連接至所述二極管并且延伸穿過至少所述第一III-V族化合物層，其中，所述通孔電連接至所述晶體管或者所述通孔鄰近所述晶體管設置。

在所述的半導體器件中，所述第一III-V族化合物層包含氮化鎵(GaN)；以及所述第二III-V族化合物層包含氮化鎵鋁(AlGaN)。

在所述的半導體器件中，所述晶體管是高電子遷移率晶體管(HEMT)器件，并且所述晶體管包括：源極和漏極，每一個都部分地設置在所述第二III-V族化合物層中；以及柵極，設置在所述源極和漏極之間以及所述第二III-V族化合物層上方。

在所述的半導體器件中，所述通孔的一個端部連接至所述二極管；以及所述通孔的相對端部連接至所述HEMT器件的所述柵極和所述源極之

在所述的半導體器件中，所述通孔與所述源極或者所述漏極未對準。

在所述的半導體器件中，所述通孔的一個端部連接至所述二極管；以及所述通孔的相對端部連接至所述第二III-V族化合物層上方設置的金屬接觸焊盤，其中，從上往下看，所述金屬接觸焊盤至少部分地包圍所述晶體管。