[發明專利]半導體結構及其制造方法

有效

• 申請號: 201710051154.7
• 申請日: 2017-01-23
• 公開（公告）號: CN107046053B
• 公開（公告）日: 2021-09-24
• 發明（設計）人: 陳柏智;余俊磊;張耀中;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: H01L29/06
• 分類號: H01L29/06;H01L29/20;H01L29/201;H01L29/778
• 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;李偉

本發明實施例提供了半導體器件及其制造方法。半導體器件包括襯底、位于襯底上方的第一Ⅲ?Ⅴ族化合物層、位于第一Ⅲ?Ⅴ族化合物層上方的第二Ⅲ?Ⅴ族化合物層、位于第二Ⅲ?Ⅴ族化合物層上方的第三Ⅲ?Ⅴ族化合物層、位于第三Ⅲ?Ⅴ族化合物層上方的源極區和位于第三Ⅲ?Ⅴ族化合物層上方的漏極區。第三Ⅲ?Ⅴ族化合物層的鋁百分比大于第二Ⅲ?Ⅴ族化合物層的鋁百分比。本發明大體涉及半導體器件和制造半導體器件的方法。

技術領域

本發明大體涉及半導體器件和制造半導體器件的方法。

背景技術

在半導體技術中，由于III族-V族(或Ⅲ-Ⅴ族)半導體化合物的特性，III族-V族(或Ⅲ-Ⅴ族)半導體化合物用于形成各種集成電路器件，諸如高功率場效應晶體管、高頻率晶體管和高電子遷移率晶體管(HEMT)。如同金屬氧化物半導體場效應晶體管(MOSFET的)的情況，HEMT是包括位于兩種具有不同帶隙的材料之間的結(例如，異質結)的場效應晶體管，位于兩種具有不同帶隙的材料之間的結作為溝道而不作為摻雜區。與MOSFET相比，HEMT具有許多顯著的特性，包括高電子遷移率、高頻傳輸信號的能力等。

從應用的角度來看，增強模式(E模式)HEMT具有很多優點。E模式HEMT允許去除負極性電壓電源，并且從而降低電路的復雜性和成本。盡管上文說明了顯著特性，關于Ⅲ-Ⅴ族半導體化合物基器件的發展存在許多挑戰。已經應用這些針對Ⅲ-Ⅴ族半導體化合物的配置和材料的各種技術以試圖并進一步提高晶體管器件性能。

發明內容

根據本發明的一個實施例，提供了一種半導體器件，包括：襯底；第一Ⅲ-Ⅴ族化合物層，位于所述襯底上方；第二Ⅲ-Ⅴ族化合物層，位于所述第一Ⅲ-Ⅴ族化合物層上；第三Ⅲ-Ⅴ族化合物層，位于所述第二Ⅲ-Ⅴ族化合物層上；源極區，位于所述第三Ⅲ-Ⅴ族化合物層上；以及漏極區，位于所述第三Ⅲ-Ⅴ族化合物層上，其中，所述第三Ⅲ-Ⅴ族化合物層的鋁百分比大于所述第二Ⅲ-Ⅴ族化合物層的鋁百分比。

根據本發明的另一實施例，還提供了一種高電子遷移率晶體管(HEMT)，包括：襯底；第一III-V族化合物層，位于所述襯底上方；第二Ⅲ-Ⅴ族化合物層，位于所述第一Ⅲ-Ⅴ族化合物層上；第三Ⅲ-Ⅴ族化合物層，位于所述第二Ⅲ-Ⅴ族化合物層上；源極區，位于所述第三Ⅲ-Ⅴ族化合物層上；漏極區，位于所述第三Ⅲ-Ⅴ族化合物層上，第一介電層，穿透所述第三Ⅲ-Ⅴ族化合物層并且位于所述第二Ⅲ-Ⅴ族化合物層上；以及柵極區，位于所述第一介電層上，其中，所述第一介電層和位于所述漏極區下面的所述第三Ⅲ-Ⅴ族化合物層之間的距離與所述第一介電層和所述漏極區之間的距離的比率在從0至0.8的范圍內。

根據本發明的又一實施例，還提供了一種制造半導體器件的方法，所述方法包括：提供襯底；在所述襯底上方形成第一III-V族化合物層；在所述第一Ⅲ-Ⅴ族化合物層上形成具有第一鋁濃度的第二Ⅲ-Ⅴ族化合物層；在所述第二Ⅲ-Ⅴ族化合物層上形成具有第二鋁濃度的第三Ⅲ-Ⅴ族化合物層；在所述第三Ⅲ-Ⅴ族化合物層上形成源極區；以及在所述第三Ⅲ-Ⅴ族化合物層上形成漏極區，其中，所述第二鋁濃度高于所述第一鋁濃度。

附圖說明

當結合附圖進行閱讀時，從以下詳細描述可最佳理解本發明的各個方面。應當注意，根據工業中的標準實踐，各個部件并非按比例繪制。事實上，為了清楚討論，各個部件的尺寸可以任意增大或減小。

此外，為便于描述，在此可以使用諸如“在...之下”、“在...下方”、“下部”、“在...之上”、“上部”等的空間相對術語，以描述如圖所示的一個元件或部件與另一個(或另一些)元件或部件的關系。空間相對術語旨在包括除了附圖中所示的方位之外，在使用中或操作中的器件的不同方位。裝置可以以其它方式定位(旋轉90度或在其他方位)，并且通過在本文中使用的空間關系描述符可同樣地作相應地解釋。

圖1A是根據本發明的一些實施例的半導體結構的截面圖。

圖1B是示出了根據本發明的實施例的圖1A中的半導體結構的測量結果的圖表。