[發明專利]半導體結構、HEMT結構及其形成方法

在審

• 申請號: 202210948255.5
• 申請日: 2017-06-02
• 公開（公告）號: CN115084262A
• 公開（公告）日: 2022-09-20
• 發明（設計）人: 張耀中;陳柏智;余俊磊;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: H01L29/778
• 分類號: H01L29/778;H01L21/335
• 代理公司: 北京律盟知識產權代理有限責任公司 11287
• 代理人: 李春秀

本揭露涉及一種半導體結構、HEMT結構及其形成方法。本揭露提供一種半導體結構，包含溝道層；位于所述溝道層上方的有源層，其中所述有源層經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；形成在所述有源層的頂表面上方的柵極電極；以及位于所述有源層的所述頂表面上方的源極/漏極電極；其中所述有源層包含從所述頂表面到所述有源層的底表面依序堆棧的第一層與第二層，相較于所述第二層，所述第一層具有較高的鋁(Al)原子濃度。本揭露還提供HEMT結構以及相關方法。

分案申請的相關信息

本申請是申請日為2017年6月2日、申請號為“201710407585.2”、發明名稱為“半導體結構、HEMT結構及其形成方法”的發明專利申請的分案申請。

技術領域

本揭露涉及一種半導體結構、HEMT結構及其形成方法。

背景技術

由于高電流密度、高崩潰電壓以及低OB阻抗，高電子移動性晶體管(HighElectron Mobility Transistors，HEMT)適合用于電力應用。HEMT結構包含溝道層與有源層。二維電子氣體(two-dimensional electron gas，2DEG)在溝道層中產生，所述溝道層與有源層的界面相鄰。2DEG用于HEMT結構中作為電荷載體。HEMT結構的問題為電荷落入柵極的漏極側，其可造成已知為在高電壓操作之下的“電流崩塌(current collapse)”現象。因此，需要具有低開啟阻抗與低電流崩塌以及改進的界面捕捉密度(interface trapdensity)與線性漏極電流退化的裝置。本揭露的實施例至少響應這些需求。

發明內容

本揭露的一些實施例提供一種半導體結構，所述半導體結構包含溝道層；位于所述溝道層上方的有源層，其中所述有源層經配置以形成二維電子氣體(two-dimensionalelectron gas，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；形成在所述有源層的頂表面上方的柵極電極；以及位于所述有源層的所述頂表面上方的源極/漏極電極；其中所述有源層包含從所述頂表面到所述有源層的底表面依序堆棧的第一層與第二層，相較于所述第二層，所述第一層具有較高的鋁(Al)原子濃度。

附圖說明

為協助讀者達到最佳理解效果，建議在閱讀本揭露時同時參考附件圖標及其詳細文字敘述說明。請注意為遵循業界標準作法，本專利說明書中的圖式不一定按照正確的比例繪制。在某些圖式中，尺寸可能刻意放大或縮小，以協助讀者清楚了解其中的討論內容。

圖1到8(b)是根據本揭露的一些實施例說明各種階段所制造的III-V HEMT結構的剖面示意圖。

圖9是根據本揭露的一些實施例說明Ga原子與Al原子的X射線能量散射分析(energy dispersive X-ray，EDX)。

圖10是根據本揭露的一些實施例說明發明人進行的實驗結果的圖表，說明在不同深度有或沒有高Al擴散層所制造的III-V HEMT上測量的界面捕捉密度Dit的值。

圖11是根據本揭露的一些實施例說明發明人所進行的實驗結果的圖表，說明線性漏極電流(linear drain current(Idlin))退化為有或沒有高Al擴散層所制造的III-VHEMT上測量的應力時間(stress time)的函數。

圖12是根據本揭露的實施例說明發明人所進行的實驗結果的圖表，說明動態最小“開啟(on)”阻抗(Rdson)比例為有或沒有高Al擴散層所制造的III-V HEMT群組上測量的應力電壓的函數。

具體實施方式