[發明專利]增強型高電子遷移率晶體管元件

有效

• 申請號: 201911334823.7
• 申請日: 2019-12-23
• 公開（公告）號: CN112397584B
• 公開（公告）日: 2023-09-29
• 發明（設計）人: 陳智偉;溫文瑩
• 申請（專利權）人: 新唐科技股份有限公司
• 主分類號: H01L29/778
• 分類號: H01L29/778;H01L29/47
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 孫乳筍;周永君

本發明提供一種增強型高電子遷移率晶體管元件，包括配置于基板上的通道層、阻擋層、介電層、柵極、源極與漏極以及金屬層。阻擋層配置于通道層上，介電層配置于阻擋層上，柵極配置于介電層上。源極與漏極位于柵極兩側，且配置于通道層及阻擋層中。金屬層配置于通道層及阻擋層中，金屬層的上表面從阻擋層的上表面凸出，且金屬層位于柵極下方，柵極的寬度大于金屬層的寬度。本發明能夠降低增強型高電子遷移率晶體管元件的工藝復雜度及工藝成本。

技術領域

本發明是有關于一種高電子遷移率晶體管(HEMT)，且特別是有關于一種增強型(E-mode)高電子遷移率晶體管元件。

背景技術

近年來，以III-V族化合物半導體為基礎的HEMT元件因為其低阻值、高崩潰電壓以及快速開關切換頻率等特性，在高功率電子元件領域被廣泛地應用。一般來說，HEMT元件可分為空乏型或常開型晶體管元件(D-mode)，以及增強型或常關型晶體管元件(E-mode)。增強型(E-mode)晶體管元件因為其提供的附加安全性以及其更易于由簡單、低成本的驅動電路來控制，因而在業界獲得相當大的關注。

然而，增強型(E-mode)晶體管元件的已知工藝復雜度及制作成本較高，因此，如何降低增強型高電子遷移率晶體管元件的工藝復雜度及工藝成本，為目前所需研究的重要課題。

發明內容

本發明提供一種增強型高電子遷移率晶體管元件，通過金屬與半導體接觸接口的肖特基勢壘(Schottky?barrier)，將原本的空乏型(D-mode)高電子遷移率晶體管元件轉換為增強型(E-mode)高電子遷移率晶體管元件，以降低已知工藝的復雜度及制作成本。

本發明的增強型高電子遷移率晶體管元件包括配置于基板上的通道層、阻擋層、介電層、柵極、源極與漏極以及金屬層。阻擋層配置于通道層上，介電層配置于阻擋層上，柵極配置于介電層上。源極與漏極位于柵極兩側，且配置于通道層及阻擋層中。金屬層配置于通道層及阻擋層中，金屬層的上表面從阻擋層的上表面凸出，且金屬層位于柵極下方，柵極的寬度大于金屬層的寬度。

在本發明的一實施例中，金屬層較接近源極的側表面至柵極較接近源極的側表面的距離為0.25μm至0.50μm，金屬層較接近漏極的側表面至柵極較接近漏極的側表面的距離為0.25μm至0.50μm。

在本發明的一實施例中，金屬層由高功函數金屬構成，且高功函數金屬至少分布于金屬層與通道層及阻擋層接觸的接口。

在本發明的一實施例中，高功函數金屬的功函數超過4.0電子伏特。

在本發明的一實施例中，高功函數金屬包括鈦、鋁、鉻、鎢、鉬、金或鉑。

在本發明的一實施例中，金屬層的寬度為3μm至5μm。

在本發明的一實施例中，金屬層為柵欄狀，且金屬層的數目為至少兩個。

在本發明的一實施例中，金屬層的上表面寬度與下表面寬度相同。

在本發明的一實施例中，金屬層的上表面寬度與下表面寬度不同。

在本發明的一實施例中，金屬層為梯形或倒梯形。

基于上述，本發明提供一種增強型高電子遷移率晶體管元件，其中包含由高功函數金屬構成的金屬層。通過金屬與半導體接觸接口的肖特基勢壘(Schottky?barrier)，將原本的空乏型(D-mode)高電子遷移率晶體管元件轉換為增強型(E-mode)高電子遷移率晶體管元件，以降低已知工藝的復雜度及制作成本。此外，更可通過金屬層所具有的金屬功函數的高低，通過柵極電壓的調整進而調控元件性能。

為讓本發明的上述特征和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，并配合所附圖式作詳細說明如下。

附圖說明

圖1為依照本發明的第一實施例的一種增強型高電子遷移率晶體管元件的剖面示意圖。