半导体装置及其制造方法制造方法及图纸

本发明专利技术提出一种半导体装置及其制造方法，其中半导体装置包含化合物半导体层设置于基底上，保护层设置于化合物半导体层上，以及源极电极、漏极电极和栅极电极穿过保护层且位于化合物半导体层上，其中栅极电极设置于源极电极与漏极电极之间。此半导体装置还包含多个场板设置于保护层上方，且位于栅极电极与漏极电极之间，其中这些场板彼此隔开。此外，也提供半导体装置的制造方法。

Semiconductor Device and Its Manufacturing Method

【技术实现步骤摘要】
半导体装置及其制造方法
本专利技术实施例是有关于半导体装置，且特别是有关于具有场板的半导体装置及其制造方法。
技术介绍
氮化镓系(GaN-based)半导体材料具有许多优秀的材料特性，例如高抗热性、宽能隙(band-gap)、高电子饱和速率。因此，氮化镓系半导体材料适合应用于高速与高温的操作环境。近年来，氮化镓系半导体材料已广泛地应用于发光二极管(lightemittingdiode，LED)元件、高频率元件，例如具有异质界面结构的高电子迁移率晶体管(highelectronmobilitytransistor，HEMT)。场板通常设置于半导体装置的高电场区，其用于降低高电场区的峰值电场(peakelectricfield)，其中一种场板是连接至栅极的场板(即栅极场板)，其可降低栅极在漏极侧上的电场强度。因此，栅极场板可提升半导体装置的崩溃电压(breakdownvoltage)，以容许半导体装置应用于高电压操作。另一种场板是连接至源极的场板(即源极场板)，由于源极场板的电压可独立于栅极的电压，故其可降低栅极至漏极电容(Cgd)。因此，源极场板可提升半导体装置的操作速度。随着氮化镓系半导体材料的发展，这些使用氮化镓系半导体材料的半导体装置应用于更严苛工作环境中，例如更高频、更高温或更高电压。因此，具有氮化镓系半导体材料的半导体装置的工艺条件也面临许多新的挑战。
技术实现思路
本专利技术的一些实施例提供半导体装置，此半导体装置包含化合物半导体层设置于基底上，保护层设置于化合物半导体层上，以及源极电极、漏极电极和栅极电极穿过保护层且位于化合物半导体层上，其中栅极电极设置于源极电极与漏极电极之间。此半导体装置还包含多个场板设置于保护层上方且位于栅极电极与漏极电极之间，其中这些场板彼此隔开。本专利技术的一些实施例提供半导体装置，此半导体装置包含化合物半导体层设置于基底上，第一保护层设置于化合物半导体层上，第二保护层设置于第一保护层上，以及源极电极、漏极电极和栅极电极穿过第一保护层和第二保护层且位于化合物半导体层上，其中栅极电极设置于源极电极与漏极电极之间。此半导体装置还包含第一场板设置于栅极电极与漏极电极之间，以及第二场板设置于漏极电极与第一场板之间且位于第二保护层上，其中第一场板穿过第二保护层且位于第一保护层上，并且栅极电极、第一场板和第二场板彼此隔开。本专利技术的一些实施例提供半导体装置的制造方法，此方法包含在基底上形成化合物半导体层，在化合物半导体层上形成第一保护层，形成栅极电极穿过第一保护层且位于化合物半导体层上，在第一保护层上方形成多个场板，其中这些场板彼此隔开，以及形成源极电极和漏极电极穿过第一保护层且位于化合物半导体层上，其中栅极电极位于源极电极与漏极电极之间，且这些场板位于栅极电极与漏极电极之间。本专利技术的技术效果在于，本专利技术实施例利用在栅极电极与漏极电极之间设置多个彼此隔开的源极场板，以减缓栅极电极在靠近漏极电极的侧边的电场梯度。因此，本专利技术实施例的半导体装置具有崩溃电压与栅极至漏极电容的良好平衡，进而提升半导体装置的效能。附图说明通过以下详细描述和范例配合所附图式，可以更加理解本专利技术实施例。为了使图式清楚显示，图式中各个不同的元件可能未依照比例绘制，其中：图1A至图1E是根据本专利技术的一些实施例，说明形成半导体装置在各个不同阶段的剖面示意图。图2A至图2C是根据本专利技术的一些实施例，显示半导体装置的上视示意图。图3和图4是根据本专利技术的另一些实施例，显示半导体装置的剖面示意图。附图标号：100、200、200’、200”、300、400～半导体装置；102～基底；104～缓冲层；106～氮化镓半导体层；108～氮化镓铝半导体层；109～掺杂的化合物半导体区；110～化合物半导体层；112～第一保护层；114～第二保护层；116～第一开口；118～第二开口；120～金属材料层；122～栅极电极；122s～侧边；1241～第一场板；12411～第一部分；12412～第二部分；12413～第三部分；1242～第二场板；1243～第三场板；1244～第四场板；126～源极电极；128～漏极电极；130～层间介电层；131～源极接触件；1321～第一场板接触件；1322～第二场板接触件；1323～第三场板接触件；1324～第四场板接触件；134～导线；136～内连线结构；E～电场线；L1～第一纵向长度；L2～第二纵向长度；L3～第三纵向长度；W1～第一宽度；W2～第二宽度。具体实施方式以下揭露提供了许多的实施例或范例，用于实施所提供的半导体装置的不同元件。各元件和其配置的具体范例描述如下，以简化本专利技术实施例的说明。当然，这些仅仅是范例，并非用以限定本专利技术实施例。举例而言，叙述中若提及第一元件形成在第二元件之上，可能包含第一和第二元件直接接触的实施例，也可能包含额外的元件形成在第一和第二元件之间，使得它们不直接接触的实施例。此外，本专利技术实施例可能在不同的范例中重复参考数字及/或字母。如此重复是为了简明和清楚，而非用以表示所讨论的不同实施例之间的关系。以下描述实施例的一些变化。在不同图式和说明的实施例中，相似的参考数字被用来标明相似的元件。可以理解的是，在方法的前、中、后可以提供额外的操作，且一些叙述的操作可为了该方法的其他实施例被取代或删除。图1A至图1E是根据本专利技术的一些实施例，说明形成图1E所示的半导体装置100在各个不同阶段的剖面示意图。请参考图1A，提供基板102。在基板102上形成化合物半导体层110。在一些实施例中，化合物半导体层110包含缓冲层104形成于基板102上，氮化镓(GaN)半导体层106形成于缓冲层104上，以及氮化镓铝(AlxGa1-xN，其中0<x<1)半导体层108形成于氮化镓半导体层106上。在一些实施例中，化合物半导体层110还可包含形成于基板102与缓冲层104之间的晶种层(未显示)。在一些实施例中，基底102可以是掺杂的(例如以p型或n型掺杂物进行掺杂)或未掺杂的半导体基底，例如硅基底、硅锗基底、砷化镓基底或类似半导体基底。在一些实施例中，基底102可以是半导体位于绝缘体之上的基底，例如绝缘层上覆硅(silicononinsulator,SOI)基底。在一些实施例中，基底102可以是碳化硅(SiC)基底或蓝宝石基底。缓冲层104可减缓后续形成于缓冲层104上方的氮化镓半导体层106的应变(strain)，以防止缺陷形成于上方的氮化镓半导体层106中，应变是由氮化镓半导体层106与基底102之间的不匹配造成。在一些实施例中，缓冲层104的材料可以是AlN、GaN、AlxGa1-xN(其中0<x<1)、前述的组合或类似材料。缓冲层104可由磊晶成长工艺形成，例如金属有机化学气相沉积(metalorganicchemicalvapordeposition，MOCVD)、氢化物气相磊晶法(hydridevaporphaseepitaxy，HVPE)、分子束磊晶法(molecularbeamepitaxy，MBE)、前述的组合或类似方法。尽管在如图1A所示的实施例中，缓冲层104为单层结构，然而缓冲层104也可以是多层结构。二维电子气(two-dimension本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体装置，其特征在于，包括：一化合物半导体层，设置于一基底上；一保护层，设置于该化合物半导体层上；一源极电极、一漏极电极和一栅极电极，穿过该保护层且位于该化合物半导体层上，其中该栅极电极设置于该源极电极与该漏极电极之间；以及多个场板，设置于该保护层上方且位于该栅极电极与该漏极电极之间，其中该些场板彼此隔开。

【技术特征摘要】
1.一种半导体装置，其特征在于，包括：一化合物半导体层，设置于一基底上；一保护层，设置于该化合物半导体层上；一源极电极、一漏极电极和一栅极电极，穿过该保护层且位于该化合物半导体层上，其中该栅极电极设置于该源极电极与该漏极电极之间；以及多个场板，设置于该保护层上方且位于该栅极电极与该漏极电极之间，其中该些场板彼此隔开。2.如权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，该栅极电极与该些场板隔开。3.如权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，该栅极电极与该些场板由一相同的金属材料层形成。4.如权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，该些场板包括一第一场板和一第二场板，其中该第二场板位于该第一场板与该漏极电极之间。5.如权利要求4所述的半导体装置，其特征在于，从上视角度观之，该栅极电极的一第一纵向长度等于或小于该第一场板的一第二纵向长度。6.如权利要求4所述的半导体装置，其特征在于，从上视角度观之，该第一场板包含一第一部分、一第二部分和一第三部分位于该第一部分与该第二部分之间，且该第三部分的两端分别连接该第一部分和该第二部分，其中该第三部分的纵轴平行于该栅极电极的纵轴，该第一部分的纵轴和该第二部分的纵轴垂直于该第一部分的纵轴，且该第一部分和该第二部分朝向该源极电极延伸。7.如权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，更包括一掺杂的化合物半导体区设置于该栅极电极与该化合物半导体层之间。8.如权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，该些场板与该源极电极电连接。9.一种半导体装置，其特征在于，包括：一化合物半导体层，设置于一基底上；一第一保护层，设置于该化合物半导体层上；一第二保护层，设置于该第一保护层上；一源极电极、一漏极电极和一栅极电极，穿过该第二保护层和该第一保护层，且位于该化合物半导体层上，其中该栅极电极设置于该源极电极与该漏极电极之间；一第一场板，设置于该栅极电极与该漏极电极之间，其中该第一场板穿过该第二保护层，且位于该第一保护层上；以及一第二场板，设置于该漏极电极与该第一场板之间且位于该第二保护层上，其中该栅极电极、该第一场板和该第二场板彼此隔开。10.如权利要求9所述的半...

【专利技术属性】
技术研发人员：林信志，洪章响，黄嘉庆，林永豪，李家豪，
申请(专利权)人：世界先进积体电路股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71