[發(fā)明專利]半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)、HEMT結(jié)構(gòu)及其形成方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710407585.2
• 申請(qǐng)日: 2017-06-02
• 公開（公告）號(hào): CN107464843B
• 公開（公告）日: 2022-08-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張耀中;陳柏智;余俊磊;蔡俊琳
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 臺(tái)灣積體電路制造股份有限公司
• 主分類號(hào): H01L29/778
• 分類號(hào): H01L29/778;H01L21/335
• 代理公司: 北京律盟知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11287
• 代理人: 路勇

1.一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，包括：

溝道層；

有源層，位于所述溝道層上方，所述有源層經(jīng)配置以形成二維電子氣體2DEG，所述二維電子氣體沿著所述溝道層與所述有源層之間的界面形成在所述溝道層中；

柵極電極，位于所述有源層的頂表面上方；以及

源極/漏極電極，位于所述有源層的所述頂表面上方；

其中所述有源層包含在所述頂表面處的第一層和在其底表面處的位于所述第一層正下方的第二層，相較于所述第二層，所述第一層具有較高的鋁(Al)原子濃度。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其中所述有源層包含第III到V族化合物。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其中所述第一層的厚度為1nm到5nm。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其中所述第一層中Al原子濃度的初級(jí)峰值與所述第二層中Al原子濃度的比率為1.1到2.5。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其中Al原子濃度的初級(jí)峰值位于所述有源層中并遠(yuǎn)離所述有源層的所述頂表面下方。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其中Al原子濃度的所述初級(jí)峰值位于所述第一層處。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其中所述第一層毯式安置在所述有源層的頂部。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其中所述源極/漏極電極與所述柵極電極橫向隔開第一橫向距離，所述第一層部分地安置在所述有源層的頂部并與所述柵極電極保持第二橫向距離，其中所述第二距離與所述第一距離的比率為0到0.8。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其進(jìn)一步包括在所述柵極電極與所述有源層之間的柵極介電質(zhì)。

10.一種高電子遷移率晶體管HEMT結(jié)構(gòu)，其包括：

溝道層；

額外的鋁(Al)擴(kuò)散有源層，位于所述溝道層上方，其中所述額外的Al擴(kuò)散有源層包含在所述額外的Al擴(kuò)散有源層的頂表面處厚度為1nm到5nm的高Al擴(kuò)散膜；

柵極電極，位于所述額外的Al擴(kuò)散有源層的所述頂表面上方；以及

源極/漏極電極，位于所述額外的Al擴(kuò)散有源層的所述頂表面上方；

其中相比于所述額外的Al擴(kuò)散有源層的在所述高Al擴(kuò)散膜之下的剩余部分，所述高Al擴(kuò)散膜的Al原子濃度更高。

11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的HEMT結(jié)構(gòu)，其進(jìn)一步包括半導(dǎo)體襯底，其中所述溝道層在所述半導(dǎo)體襯底上方。

12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的HEMT結(jié)構(gòu)，其進(jìn)一步包括在所述半導(dǎo)體襯底與所述溝道層之間的過(guò)渡結(jié)構(gòu)。

13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的HEMT結(jié)構(gòu)，其進(jìn)一步包括在所述柵極電極與所述有源層之間的柵極介電質(zhì)。

14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的HEMT結(jié)構(gòu)，其中所述溝道層包含氮化鎵(GaN)。

15.根據(jù)權(quán)利要求10所述的HEMT結(jié)構(gòu)，其中所述額外的Al擴(kuò)散有源層包含氮化鋁鎵(AlGaN)。

16.根據(jù)權(quán)利要求10所述的HEMT結(jié)構(gòu)，其中所述高Al擴(kuò)散膜包含AlGaN。

17.根據(jù)權(quán)利要求10所述的HEMT結(jié)構(gòu)，其中所述高Al擴(kuò)散膜中Al原子濃度的初級(jí)峰值與所述額外的Al擴(kuò)散有源層中的Al原子濃度的比率為1.1到2.5。