[發明專利]具有減少的缺陷的半導體外延結構

在審

• 申請號: 201910862592.0
• 申請日: 2019-09-12
• 公開（公告）號: CN112490278A
• 公開（公告）日: 2021-03-12
• 發明（設計）人: 張峻銘;侯俊良;廖文榮;盧明昌
• 申請（專利權）人: 聯華電子股份有限公司
• 主分類號: H01L29/06
• 分類號: H01L29/06;H01L29/10;H01L29/15;H01L29/778
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 陳小雯

本發明公開一種具有減少的缺陷的半導體外延結構，包含一基底，該基底上具有一凹槽、一島狀絕緣體，設置在該凹槽的底面上、間隔壁，設置在該凹槽的側壁上、一緩沖層，設置在該凹槽中并蓋住該島狀絕緣體、一通道層，設置在該凹槽中以及該緩沖層上、以及一阻障層，設置在該凹槽中以及該通道層上，其中該通道層中形成二維電子氣或是二維空穴氣。

技術領域

本發明涉及一種半導體外延結構，更具體言之，其涉及一種具有二維電子氣或是二維空穴氣且缺陷較少的半導體外延結構。

背景技術

形成異質結(接面)的能力使得氮化鎵成為了用來制作高電子移動率晶體管(highelectron mobility transistor,HEMT)或是高空穴移動率晶體管(high hole mobilitytransistor,HHMT)的優異材料。這種晶體管的優點包含高載流子濃度以及因為其游離雜質散射較少所導致的高載流子移動率。高載流子濃度與高載流子移動率的結合也導致了其具備高電流密度與低通道電阻的特性，此兩特性在高頻運作與電源切換的應用方面都十分重要。

在空乏(depletion)模式的高電子移動率晶體管場合，柵極所產生的電場會用來耗盡半導體寬帶隙與窄帶隙界面處的二維電子氣(two-dimension electron gas,2DEG)通道，如氮化鋁/氮化鎵(AlN/GaN)或氮化鋁鎵/氮化鎵(AlGaN/GaN)之間的界面，在柵極施加控制電壓可直接影響與控制流經該通道的電流量。空乏型晶體管在作為開關時是以正常開啟(normally-on)元件的型態運作的。在增強(enhance)模式下的高電子移動率晶體管，其晶體管在被施加偏壓運作之前不會有通道與電流存在，其特別之處在于晶體管會被施加偏壓來使其二維電子氣通道移動到費米能階以下，此時一旦源極與漏極之間有施加電壓，二維電子氣通道中的電子就會從源極移動到漏極。增強型晶體管一般用在數字與模擬集成電路中作為正常關閉(normally-off)元件。增強型晶體管在模擬電路應用方面也很有用處，例如作為射頻/微波功率放大器或開關。

然而，上述的高電子移動率晶體管或是高空穴移動率晶體管通常是以多層的外延結構構成的，其容易有高應力與缺陷多等問題，導致元件的特性會大幅受到外延品質的影響，故此，相關領域與業界仍然在持續改善這類元件的結構與制作方法。

發明內容

有鑒于前述現有技術中的外延結構容易有缺陷的問題，本發明于此提出了一種具有減少的缺陷的半導體外延結構，其特點在于使用選擇性的外延生長方式來減少應力與缺陷，其中并設置島狀絕緣體來進一步改善側向擊穿電壓，以及設置間隔壁來達到反平臺隔離式的元件絕緣功效。

本發明提出一種具有減少的缺陷的半導體外延結構，包含一基底，該基底上具有一凹槽、一島狀絕緣體，設置在該凹槽的底面上、間隔壁，設置在該凹槽的側壁上、一緩沖層，設置在該凹槽中并蓋住該島狀絕緣體、一通道層，設置在該凹槽中以及該緩沖層上、以及一阻障層，設置在該凹槽中以及該通道層上，其中該阻障層、該通道層以及該緩沖層都為該間隔壁所圍繞，且該通道層中形成二維電子氣或是二維空穴氣。

本發明另提出一種具有減少的缺陷的半導體外延結構，包含一硅基底、一絕緣層，設置在該基底上，其中該絕緣層中具有一凹槽裸露出該基底、一島狀絕緣體，設置在該凹槽中的該基底上、間隔壁，設置在該凹槽的側壁上、一緩沖層，設置在該凹槽中并蓋住該島狀絕緣體、一通道層，設置在該凹槽中以及該緩沖層上、以及一阻障層，設置在該凹槽中以及該通道層上，其中該阻障層、該通道層以及該緩沖層都為該間隔壁所圍繞，且該通道層中形成二維電子氣或是二維空穴氣。

本發明的這類目的與其他目的在閱者讀過下文中以多種附圖與繪圖來描述的優選實施例的細節說明后應可變得更為明了顯見。

附圖說明

本說明書含有附圖并于文中構成了本說明書的一部分，使閱者對本發明實施例有進一步的了解。該些附圖描繪了本發明一些實施例并連同本文描述一起說明了其原理。在該些附圖中：

圖1為本發明實施例的半導體外延結構的細部層結構的截面示意圖；