[發明專利]半導體裝置與其制造方法

在審

• 申請號: 201610581300.2
• 申請日: 2016-07-22
• 公開（公告）號: CN107230723A
• 公開（公告）日: 2017-10-03
• 發明（設計）人: 薛清全;彭柏瑾;廖文甲;陳世鵬
• 申請（專利權）人: 臺達電子工業股份有限公司
• 主分類號: H01L29/778
• 分類號: H01L29/778;H01L21/335
• 代理公司: 隆天知識產權代理有限公司72003
• 代理人: 周濱,章侃銥

技術領域

本發明涉及一種半導體裝置，且特別涉及一種高電子遷移率晶體管(High Electron Mobility Transistor,HEMT)。

背景技術

氮化物半導體(nitride semiconductor)具有高崩潰電場與高電子飽和速度，因此，氮化物半導體被期望為制作具有高崩潰電壓與低導通電阻的半導體裝置的半導體材料。許多使用氮化物相關半導體的半導體裝置具有異質結構物。異質結構物是由具不同能隙的氮化物半導體所組成，并于界面生成二維電子氣(two-dimensional electron gas layer)。具有異質結構物的半導體裝置可實現低導通電阻。此種半導體裝置被稱為高電子遷移率晶體管(High Electron Mobility Transistors,HEMT)。

發明內容

本發明的一方面在提供一種半導體裝置，包含基板、多個三五族氮化物半導體層、源極、柵極、漏極以及摻雜層。三五族氮化物半導體層置于基板上，且二維電子氣通道形成于三五族氮化物半導體層中。源極、柵極與漏極置于三五族氮化物半導體層上。柵極位于源極與漏極之間，源極與漏極電性連接至二維電子氣通道，且自源極至漏極定義一水平方向。摻雜層置于柵極與三五族氮化物半導體層之間。摻雜層包含多個摻雜物，且摻雜物的濃度沿著水平方向變化。

在一或多個實施方式中，摻雜物的濃度沿著水平方向減少。

在一或多個實施方式中，摻雜物的濃度沿著水平方向增加。

在一或多個實施方式中，摻雜層包含第一部分、第二部分與第三部分，沿著水平方向排列。第三部分置于第一部分與第二部分之間。第三部分的摻雜物的濃度高于第一部分的摻雜物的濃度以及第二部分的摻雜物的濃度。

在一或多個實施方式中，第三部分的摻雜物的濃度為實質均勻。

在一或多個實施方式中，摻雜層包含第一部分、第二部分與第三部分，沿著水平方向排列，第三部分置于第一部分與第二部分之間。第三部分的摻雜物的濃度低于第一部分的摻雜物的濃度以及第二部分的摻雜物的濃度。

在一或多個實施方式中，第三部分的摻雜物的濃度為實質均勻。

在一或多個實施方式中，摻雜層的摻雜物包含鎂、碳、鈣、鐵、鉻、釩、錳、鈹或其組合。

在一或多個實施方式中，摻雜層的材質為In-_xAl-_yGa_1-x-yN，其中x+y≦1。

本發明的另一方面提供一種半導體裝置的制造方法，包含形成多個三五族氮化物半導體層于基板上。形成摻雜層于三五族氮化物半導體層上。摻雜層具有多個摻雜物，且摻雜物的濃度沿著水平方向變化。形成源極與漏極于三五族氮化物半導體層上。源極與漏極沿著水平方向排列，且摻雜層置于源極與漏極之間。形成柵極于摻雜層上。

在一或多個實施方式中，形成摻雜層包含形成一半導體層于三五族氮化物半導體層上。形成一遮罩層以覆蓋半導體層。圖案化遮罩層以暴露至少一部分的半導體層。布植摻雜物于半導體層中以形成摻雜層。

在一或多個實施方式中，上述的方法還包含于布植制程后移除圖案化遮罩層。退火摻雜層。

在一或多個實施方式中，遮罩層的材質為光致抗蝕劑、二氧化硅、氮化硅(SiN_x)或金屬。

在一或多個實施方式中，形成摻雜層包含形成一半導體層于三五族氮化物半導體層上。形成一遮罩層以覆蓋半導體層。圖案化遮罩層以暴露至少一部分的半導體層。退火半導體層以形成摻雜層。

在一或多個實施方式中，遮罩層的材質為金屬。

在一或多個實施方式中，形成摻雜層包含形成一半導體層于三五族氮化物半導體層上。形成一遮罩層以覆蓋半導體層。圖案化遮罩層以形成至少一開口以暴露至少一部分的半導體層。形成一摻雜材料于開口中。退火半導體層以擴散摻雜物以形成摻雜層。

在一或多個實施方式中，摻雜材料的材質為金屬。

在一或多個實施方式中，摻雜層的摻雜物包含鎂、碳、鈣、鐵、鉻、釩、錳、鈹或其組合。

在一或多個實施方式中，摻雜層的材質為In-_xAl-_yGa_1-x-yN，其中x+y≦1。

在一或多個實施方式中，上述的方法還包含形成一保護層于三五族氮化物半導體層上以覆蓋摻雜層。移除于摻雜層上的部分保護層。

上述的實施方式通過調整摻雜層的摻雜物隨著水平方向的濃度，由此調整半導體裝置的柵-源電容值與柵-漏電容值。