欧姆接触结构及具有此欧姆接触结构的半导体元件制造技术

本发明专利技术实施例公开一种欧姆接触结构及具有此欧姆接触结构的半导体元件。该欧姆接触结构包括半导体层、掩模层、外延层及电极层。半导体层具有设置面。掩模层具有第一侧、第二侧及多个通孔，其中第一侧结合于设置面，第二侧背向设置面，通孔由第二侧延伸至第一侧。外延层位于设置面上，具有多个微结构，外延层覆盖这些通孔且通过各通孔连接半导体层的设置面。电极层位于外延层上，且与外延层的这些微结构的表面相连接。

【技术实现步骤摘要】
欧姆接触结构及具有此欧姆接触结构的半导体元件
本专利技术涉及一种半导体元件，特别是涉及一种具有欧姆接触结构的半导体元件。
技术介绍
随着消费电子产品的快速发展，近年来以IIIA族氮基材料，例如氮化镓等材料为基础的电子元件在许多产业都带来重大影响。例如在光电产业中，发光二极管(LightEmittingDiode,LED)的发展及量产便受惠于氮化镓的宽带隙的特性而让电能转换光能的效率提升。另外在无线通信产业，氮化镓被应用于例如高电子移动率晶体管(HighElectronMobilityTransistor,HEMT)和单片微波芯片(MonolithicMicrowaveIntegratedCircuit,MMIC)等高功率射频装置，也成为重要的研发项目。以HEMT为例，通过两种不同带隙(EnergyGap)材料(例如：氮化镓铝及氮化镓)组成的异质接面(HeteroJunction)，在接面处产生一个位能阱(PotentialWell)，让电子由宽带隙的氮化镓铝流向氮化镓中，形成二维电子气(2DimensionalElectronGas,2DEG)在平行于接面的平面上自由移动。为了完善利用HEMT的优势开发出支援更大频率及更大功率的电子元件，良好的源极和漏极的欧姆接触特性是不可轻忽的一环。然而，现今使用氮化镓铝/氮化镓(AlGaN/GaN)作为异质接面的结构在制作高频元件时，往往因为源极和漏极的接触电阻过高，而导致高频增益下降，因此无法应用于需要更高频率操作的电子元件。另外在LED方面，为了进一步提升发光效率，也具有降低接触电阻的需求。
技术实现思路
本专利技术一实施例提出一个欧姆接触结构，具有粗糙化表面的外延层以增加欧姆接触的面积，由此降低欧姆接触的电阻，并提升元件在高频的增益效能。依据本专利技术的一实施例所叙述的半导体元件的欧姆接触结构，包括：半导体层，具有设置面；掩模层，具有第一侧、第二侧及多个通孔，第一侧结合于设置面，第二侧背向设置面，这些通孔由第二侧延伸至第一侧；外延层，位于设置面上，具有多个微结构，外延层覆盖这些通孔且通过各通孔连接半导体层的设置面；以及电极层，位于外延层上，且与外延层的这些微结构的表面相连接。依据本专利技术的一实施例所叙述的半导体元件，包括：半导体层，半导体层的一侧具有设置面及凸出面，凸出面具有侧壁且设置面以邻近的侧壁连接至凸出面；阻障层，结合于凸出面；掩模层，具有第一侧、第二侧及多个通孔，第一侧结合于设置面，第二侧背向设置面，这些通孔由第二侧延伸至第一侧；外延层，位于设置面上，具有多个微结构，外延层覆盖这些通孔且通过各通孔连接半导体层的设置面；以及电极层，位于外延层上，且与外延层的这些微结构的表面相连接。本专利技术一实施例所揭露的欧姆接触结构具有较大的接触面积，进而降低欧姆接触的接触电阻，可适用于高频元件例如HEMT的结构。以上的关于本
技术实现思路
的说明及以下的实施方式的说明是用以示范与解释本专利技术的精神与原理，并且提供本专利技术的权利要求更进一步的解释。附图说明图1为一半导体元件的垂直结构图；图2为本专利技术一实施例中具有欧姆接触结构的半导体元件的垂直结构图；图3为本专利技术一实施例中掩模层的立体结构图；图4为本专利技术一实施例中掩模层的俯视图；图5为本专利技术一实施例中掩模层的位置立体示意图；图6为本专利技术一实施例中外延层的立体结构图；图7为本专利技术一实施例中外延层的俯视图；图8为本专利技术一实施例中外延层的俯视图；图9为本专利技术一实施例中外延层其中一微结构的立体透视图；图10为本专利技术一实施例中电极层与外延层结合的示意图；图11为本专利技术又一实施例中发光二极管的垂直结构图；图12为本专利技术一实施例中接触电阻与最高频率的关系图。符号说明1半导体元件10阻障层104阻障层侧壁12第一半导体层12a、12b、137a设置面12c凸出面12d、12e侧壁131P型半导体层133电子阻挡层135多量子阱层137N型半导体层14第二半导体层142氮化镓铝缓冲层144氮化铝层139、146基板2具有欧姆接触结构的半导体元件22、22a、22b、23电极层24外延层241微结构241a六棱锥的1/6底面241b六棱锥的侧表面25覆盖层26、26a、26b掩模层262第一侧264第二侧266通孔D设置距离r半径a图形排列距离A夹角A1、A2夹角的一边h六棱锥的高具体实施方式以下在实施方式中详细叙述本专利技术，其内容可使任何熟悉相关技术者了解本专利技术的
技术实现思路
并据以实施，且根据本说明书所揭露的内容、权利要求及附图，任何熟悉相关技术者可理解本专利技术相关的目的及优点。以下的实施例进一步详细说明本专利技术的观点，但非以任何观点限制本专利技术的范畴。本专利技术一实施例的欧姆接触结构可适用于例如高电子移动率晶体管(HighElectronMobilityTransistor,HEMT)以及发光二极管(LightEmittingDiode,LED)等半导体元件，以下先以HEMT为例详细说明本专利技术的欧姆接触结构。请参考图1，其绘示适用于本专利技术的半导体元件1的垂直结构图，本实施例以HEMT为例。所述的HEMT结构由上而下可分别为：阻障层10、第一半导体层12及第二半导体层14。阻障层10例如是氮化镓铝层(AlGaN)、第一半导体层12例如是氮化镓层(GaN)，第二半导体层14例如包括氮化镓铝缓冲层142、氮化铝层144及基板146。在一实施例中，半导体元件1可不包括氮化镓铝缓冲层142及/或氮化铝层144。第一半导体层12的一侧结合于第二半导体层14的氮化镓铝缓冲层142，第一半导体层12的另一侧具有两个设置面12a、12b及一个凸出面12c。凸出面12c高于设置面12a、12b。形成凸出面12c的第一半导体层12具有两侧壁12d及12e，设置面12a以侧壁12d连接至凸出面12c，设置面12b以侧壁12e连接至凸出面12c。阻障层10连接于第一半导体层12的凸出面12c。本实施例的欧姆接触结构即设置于设置面12a及设置面12b上。HEMT结构中的源极和漏极可分别位于设置面12a及12b上，栅极则位于凸出面12c上。请继续参考图1，所述的HEMT结构宽度可介于50～60微米(μm)之间，其中源极和漏极的宽度可介于25～30μm之间，栅极的宽度可介于1～2μm之间。必须事先说明的是：半导体元件1各层的厚薄宽窄关系并不以图1所绘示的比例为限制，以下附图亦同。请一并参考图1及图2，图2绘示应用本专利技术一实施例具有欧姆接触结构的半导体元件2。本实施例的欧姆接触结构可例如位于HEMT结构中源极和漏极的位置，由上而下分别为电极层22、外延层24、掩模层26及第一半导体层12的设置面12a及12b。其中掩模层26a与邻近的侧壁12d可具有设置距离D，掩模层26b与邻近的侧壁12e也可具有相同或不同的设置距离D。另在栅极位置，具有电极层23和覆盖层25。请一并参考图1及图3，其绘示本专利技术一实施例中掩模层26的立体结构图。本实施例位于设置面12a的掩模层26a与位于设置面12b的掩模层26b两者可具有相似结构，下文以掩模层26a的结构为代表详细叙述，掩模层26b的结构则请参考掩模层26a。在图3中，掩模层26a具有第一侧262、第二侧264及多个通孔266(在本实施例中各通孔的形状及大小相似，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体元件的欧姆接触结构，包括：半导体层，具有设置面；掩模层，具有第一侧、第二侧及多个通孔，该第一侧结合于该设置面，该第二侧背向该设置面，各该通孔由该第二侧延伸至该第一侧；外延层，位于该设置面上，具有多个微结构，该外延层覆盖各该通孔且通过各该通孔连接该半导体层的该设置面；以及电极层，位于该外延层上，且与该外延层的所述微结构的表面相连接。

【技术特征摘要】
2017.05.31 TW 1061179191.一种半导体元件的欧姆接触结构，包括：半导体层，具有设置面；掩模层，具有第一侧、第二侧及多个通孔，该第一侧结合于该设置面，该第二侧背向该设置面，各该通孔由该第二侧延伸至该第一侧；外延层，位于该设置面上，具有多个微结构，该外延层覆盖各该通孔且通过各该通孔连接该半导体层的该设置面；以及电极层，位于该外延层上，且与该外延层的所述微结构的表面相连接。2.如权利要求1所述的欧姆接触结构，其中各该微结构是棱锥或棱台，该棱锥或该棱台具有多个侧表面，且所述微结构之中的二个相邻微结构的底部于该掩模层上相连接。3.如权利要求1所述的欧姆接触结构，其中各该通孔具有截面形状，该截面形状是圆形、正方形、多边形及不规则形状其中的一者。4.如权利要求3所述的欧姆接触结构，其中该截面形状具有中心点，且该中心点与邻近截面形状的中心点具有图形排列距离。5.如权利要求4所述的欧姆接触结构，其中当该截面形状是圆形时具有半径，该半径介于该图形排列距离的0.1倍至0.5倍之间。6.如权利要求2或权利要求4任一所述的欧姆接触结构，其中该外延层的各该微结构具有高度，该高度与该图形排列距离的比例关系为1:2～5:1。7.如权利要求1所述的欧姆接触结构，其中该掩模层的材质是非晶相化合物、多晶相化合物或金属其中的一者。8.一种半导体元件，包括：半导体层，该半导体层的一侧具有设置面及凸出面，该凸出面具有侧壁且该设置面以邻近的该侧壁连接至该凸出面；阻障层，结合于该凸出面；掩模层，具有第一侧、第二侧及多个通孔，该第一侧结合于该设置面，该第二侧背向该设置面，各该通孔由该第二侧延伸至该第一侧；外延层，位于该设置面上，具有多个微结构，该外延层覆盖各该通孔且通过...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘学兴，何汉杰，傅毅耕，
申请(专利权)人：财团法人工业技术研究院，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71