[發明專利]半導體結構及其制造方法

在審

• 申請號: 202010004028.8
• 申請日: 2020-01-03
• 公開（公告）號: CN113078098A
• 公開（公告）日: 2021-07-06
• 發明（設計）人: 林鑫成
• 申請（專利權）人: 世界先進積體電路股份有限公司
• 主分類號: H01L21/762
• 分類號: H01L21/762;H01L27/088;H01L29/778;H01L21/8234;H01L21/335
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 趙平;周永君

本發明提供一種半導體結構及其制造方法。該半導體結構包含具有第一、第二區域的基板。半導體結構亦包含位于基板上方的外延層、分別位于基板的第一、第二區域上的第一元件及第二元件。第一元件包含位于外延層上的第一柵極，以及分別位于第一柵極相對兩側的第一源極電極和第一漏極電極，且一介電層形成于外延層上并覆蓋第一柵極。第二元件包含位于介電層上的第二柵極，以及分別位于第二柵極相對兩側的第二源極電極和第二漏極電極，其中第二源極電極電連接第一漏極電極。半導體結構更包含設置于基板上的隔離結構使第一、第二區域中的外延層彼此隔絕。本發明可以避免傳統使用打線連接不同元件所產生的寄生電感和寄生電容所造成的噪聲。

技術領域

本發明是有關于半導體結構及其制造方法，且特別是有關于一種適用于高壓操作的半導體結構及其制造方法。

背景技術

近年來，半導體結構在電腦、消費電子等領域中發展快速。目前，半導體結構技術在金屬氧化物半導體場效應晶體管的產品市場中已被廣泛接受，具有很高的市場占有率。半導體結構被用于各種電子應用中，例如高功率裝置、個人電腦、手機、數字相機及其他電子裝置。這些半導體結構一般通過在半導體基底上沉積絕緣層或介電層、導電層材料和半導體層材料，隨后通過使用光刻(photolithography)工藝將各種材料層圖案化以制造而成。因此，在半導體基底上形成電路裝置和組件。

在這些裝置中，高電子遷移率晶體管(high-electron mobility transistors，HEMTs)具有例如高輸出功率和高擊穿電壓的優勢，因此它們被廣泛地使用于高功率的應用中。雖然現存的半導體結構及其形成方法可以應付它們原先預定的用途，但目前它們在結構和制法各個技術方面上仍有需要克服的問題。

以系統單封裝(system in a package，SiP)為例，是將多個功能不同的晶片直接封裝成具有完整功能的一個集成電路(IC)，并利用打線電連接不同晶片再進行封裝，以形成SiP半導體結構。雖然相較于將不同功能的集成電路整合成一個系統單晶片(system ona chip，SoC)，系統單封裝的工藝容易許多，但使用打線連接兩元件會產生寄生電感和寄生電容，會產生較嚴重的噪聲。例如電流變化率(change rate of input current，L*di/dt)很快的時候，會造成峰值電流(spike of current)，進而限制了半導體結構的操作頻率。再者，若峰值電流的上下擺幅太大，可能超過元件的臨界電壓而使元件受損。

發明內容

本發明的一些實施例提供一種半導體結構。半導體結構包括一基板，且基板具有第一區域和第二區域。上述半導體結構亦包含位于基板上方的一外延層。上述半導體結構亦包含設置于基板的第一區域上的一第一元件，以及設置于基板的第二區域上的一第二元件。一些實施例中，第一元件包含位于外延層上的第一柵極，以及分別位于第一柵極的相對兩側的第一源極電極和第一漏極電極，其中，一介電層形成于外延層上并覆蓋第一柵極。一些實施例中，第二元件包含位于介電層上的第二柵極，以及分別位于第二柵極的相對兩側的第二源極電極和第二漏極電極，其中第二源極電極電連接第一漏極電極。上述半導體結構更包含設置于基板上的一隔離結構，且第一區域與第二區域中的外延層通過隔離結構而彼此隔絕開來。

根據一些實施例，半導體結構中的第一柵極包含p型摻雜的氮化鎵，第二柵極包含金屬或多晶硅。

根據一些實施例，半導體結構中的第二元件的第二柵極電連接第一元件的第一源極電極。

根據一些實施例，半導體結構中的隔離結構貫穿外延層并接觸基板的頂面。

根據一些實施例，半導體結構更包括一晶種層位于基板上，其中外延層位于晶種層上。

根據一些實施例，半導體結構中的隔離結構貫穿外延層與晶種層，且隔離結構接觸該基板的頂面。

根據一些實施例，半導體結構中的第一源極電極包含相互電連接的兩個第一導電部，第一元件更包含一第一貫孔與前述兩個第一導電部其中一者電連接，且第一貫孔穿過外延層并接觸晶種層。