[發明專利]半導體裝置與其制造方法

有效

• 申請號: 201410042076.0
• 申請日: 2014-01-27
• 公開（公告）號: CN104051514B
• 公開（公告）日: 2017-01-11
• 發明（設計）人: 綦振瀛;李庚諺;沈煒凱;薛清全;邢泰剛
• 申請（專利權）人: 中央大學;臺達電子工業股份有限公司
• 主分類號: H01L29/778
• 分類號: H01L29/778;H01L29/08;H01L29/06;H01L21/336
• 代理公司: 隆天知識產權代理有限公司72003
• 代理人: 趙根喜,李昕巍

技術領域

本發明涉及一種半導體裝置及其制造方法。

背景技術

高電子遷移晶體管(high?electron?mobility?transistor,HEMT)為場效晶體管(field?effect?transistor,FET)的一類，因其具有高電子遷移率與低電阻，因此被廣泛應用于技術領域中。高電子遷移晶體管的優勢之一在于其為一種由二具有不同能隙的材料而組成的異質結構，而非用于傳統場效晶體管的pn結。一般用于異質結構的二種材料結合為氮化鋁鎵(AlGaN)與氮化鎵(GaN)。因由氮化鋁鎵與氮化鎵組成為異質結構能夠于氮化鎵邊緣的導電帶形成量子阱(quantum?well)，因此二維電子氣(two-dimensional?electron?gas,2DEG)便能存在于氮化鋁鎵與氮化鎵之間的界面上。

增強型(enhancement-mode)場效晶體管(也就是HEMT)在零柵源電壓時為常關型晶體管，其可應用于邏輯電路的開關元件。傳統上，制作增強型AlGaN/GaN高電子遷移晶體管的方法包含：(1)提供一薄層氮化鋁鎵層，(2)形成一柵極凹槽，(3)利用氟化物電漿工藝，(4)利用氧氣電漿工藝，(5)提供一pn結的柵極，(6)提供一金屬/絕緣層/半導體層的柵極結構，以及(7)提供一退火的鉑基柵極金屬。然而上述的方法皆具有不易控制的臨界電壓、空間分布不均勻、以及在工藝中可能會出現表面損壞等缺點。

發明內容

本發明的一態樣提供一種半導體裝置，包含基板、異質結構體、保護層、源極、漏極與柵極。異質結構體置于基板上，異質結構體包含第一半導體層、遮罩層、成長層與第二半導體層。第一半導體層置于基板上。遮罩層置于部分的第一半導體層上。成長層置于第一半導體層上，且毗鄰遮罩層設置。成長層包含主體部與至少一傾斜部。主體部與傾斜部皆具有上表面。遮罩層具有面向第一半導體層的下表面，主體部的上表面與遮罩層的下表面非共平面，且傾斜部的上表面自主體部的上表面，沿著一夾角傾斜至遮罩層的下表面。第二半導體層置于遮罩層與成長層上。保護層置于第二半導體層上，且至少置于遮罩層與成長層的傾斜部的上方。源極與漏極分別與異質結構體電性耦合。柵極置于保護層上，置于源極與漏極之間，并至少置于成長層的傾斜部上方。

在一或多個實施方式中，成長層的數量為多個。遮罩層置于二成長層之間。第二半導體層具有至少二貫穿孔，貫穿孔分別暴露出二成長層的至少一部分，且源極與漏極分別置于被二貫穿孔暴露的二成長層的二部分上。

在一或多個實施方式中，遮罩層具有一寬度，且寬度小于2微米。

在一或多個實施方式中，異質結構體還包含第三半導體層，置于遮罩層與第一半導體層之間。第一半導體層具有二凹槽，且部分的二成長層分別置于凹槽中。

在一或多個實施方式中，第一半導體層具有至少一凹槽，成長層的一部分置于凹槽中。

在一或多個實施方式中，第二半導體層具有至少一貫穿孔。貫穿孔暴露至少部分的成長層，第三半導體層具有至少一貫穿孔，且遮罩層具有至少一貫穿孔。第三半導體層的貫穿孔與遮罩層的貫穿孔共同暴露出至少部分的第一半導體層。源極與漏極其中一者置于被第三半導體層暴露的部分的第一半導體層上，且源極與漏極其中另一者置于被第二半導體層暴露的部分的成長層上。

在一或多個實施方式中，第二半導體層的材質與第三半導體層的材質相同。

在一或多個實施方式中，半導體裝置更包含緩沖層，置于基板與異質結構體之間。

在一或多個實施方式中，遮罩層的材質為氧化物、氮化物或上述的任意組合。

在一或多個實施方式中，傾斜部的上表面與遮罩層的下表面之間的夾角為約60度。

在一或多個實施方式中，成長層的材質與第一半導體層的材質相同。

本發明的另一態樣提供一種半導體裝置的制造方法，包含下列步驟：

(a)提供基板。

(b)形成異質結構體于基板上。形成異質結構體包含下列步驟：

(b.1)形成第一半導體層于基板上。

(b.2)形成遮罩層于部分的第一半導體層上。

(b.3)形成至少一成長層。成長層毗鄰遮罩層，其中成長層包含主體部與至少一傾斜部。

(b.4)形成第二半導體層于成長層與遮罩層上。

(c)形成保護層于第二半導體層上，且至少置于遮罩層與成長層的傾斜部上方。

(d)形成源極與漏極，以分別與異質結構體電性耦合。