半导体装置及其制造方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种半导体装置及其制造方法，该方法包含在衬底上方形成迭层，其中迭层包含通道层和阻障层，且阻障层位于通道层上方；在迭层上方形成源极电极和漏极电极；在迭层上方形成介电层，且介电层覆盖源极电极和漏极电极；在介电层上形成光阻图案，其中光阻图案具有开口；经由光阻图案的开口刻蚀介电层，以形成通孔穿过介电层；在光阻图案上形成栅极电极材料，其中栅极材料的一部分经由光阻图案的开口和通孔形成栅极电极于迭层上，且栅极电极位于源极电极和漏极电极之间；移除光阻图案；以及在介电层上形成场板，其中场板的一部分位于通孔内且覆盖栅极电极。

Semiconductor device and 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关于半导体制造技术，特别是有关于具有场板(fieldplate)的半导体装置及其制造方法。
技术介绍
半导体装置已经广泛地用于各种电子产品，例如个人电脑、移动电话、数字相机及其他电子设备。半导体装置的演进正持续影响及改善人类的生活方式。在诸多类型的半导体装置中，高电子迁移率晶体管(highelectronmobilitytransistor，HEMT)因具有低导通电阻、高切换频率、高击穿电压和高温操作等优点，为目前高功率元件或模块产业的发展重点之一。然而，现有的高电子迁移率晶体管及其形成方法仍存在一些缺点(例如电流坍塌)而非在各方面皆令人满意。
技术实现思路
根据本专利技术的一些实施例，提供半导体装置的制造方法。此方法包含在衬底上方形成迭层，其中迭层包含通道层和阻障层，且阻障层位于通道层上方；在迭层上方形成源极电极和漏极电极；在迭层上方形成介电层，且介电层覆盖源极电极和漏极电极；在介电层上形成光阻图案，其中光阻图案具有开口；经由光阻图案的开口刻蚀介电层，以形成通孔穿过介电层；在光阻图案上形成栅极材料，其中栅极材料的一部分经由光阻图案的开口和通孔形成栅极电极于迭层上，且栅极电极位于源极电极和漏极电极之间；移除光阻图案；以及在介电层上形成场板，其中场板的一部分位于通孔内且覆盖栅极电极。在一些实施例中，通孔上宽下窄。在一些实施例中，在形成栅极电极之后，栅极电极和介电层之间形成间隙。在一些实施例中，场板的上述部分延伸并填入间隙内。在一些实施例中，通孔的形成包含湿式刻蚀工艺。在一些实施例中，光阻图案的移除包含剥离工艺。在一些实施例中，场板的厚度大于栅极电极的厚度。在一些实施例中，栅极电极的厚度对介电层的厚度的比值在1/2至2/3的范围。在一些实施例中，场板的形成包含在介电层上和通孔内形成场板材料层；以及选择性刻蚀场板材料层，以形成场板。根据本专利技术的一些实施例，提供半导体装置。此半导体装置包含迭层，设置于衬底上方，其中迭层包含通道层和阻障层，且阻障层位于通道层上方；源极电极和漏极电极，设置于迭层上方；介电层，设置于迭层上且覆盖源极电极和漏极电极，其中介电层具有倾斜侧壁，且倾斜侧壁位于源极电极和漏极电极之间；栅极电极，设置于迭层上且位于源极电极和漏极电极之间；以及场板，设置于迭层上且覆盖栅极电极，其中场板具有延伸部位于栅极电极和倾斜侧壁之间。在一些实施例中，栅极电极的厚度对介电层的厚度的比值在1/2至2/3的范围。在一些实施例中，栅极电极的厚度小于场板的厚度。在一些实施例中，倾斜侧壁的上部与栅极电极之间的距离大于倾斜侧壁的下部与栅极电极之间的距离。在一些实施例中，延伸部环绕栅极电极。在一些实施例中，场板延伸至介电层的顶表面。附图说明以下将配合附图详述本专利技术的实施例。应注意的是，依据产业上的标准做法，各种特征并未按照比例绘制且仅用以说明例示。事实上，可能任意地放大或缩小元件的尺寸，以清楚地表现出本专利技术实施例的特征。图1A～图1H是根据一些实施例绘示在制造半导体装置的各个阶段的剖面示意图。附图标记：100～半导体装置102～衬底103～迭层104～缓冲层106～通道层108～二维电子气110～阻障层112～盖层114～保护层116～隔离结构118～源极电极120～漏极电极122～介电层124、134～光阻图案125～开口126～通孔127～间隙128～栅极材料130～栅极电极132～场板132L～场板材料层133～延伸部S1～侧壁T1、T2、T3～厚度W1、W2、W3～宽度具体实施方式以下概述一些实施例，以使得本领域技术人员可以更容易理解本专利技术实施例。然而，这些实施例只是范例，并非用于限制本专利技术实施例。可以理解的是，本领域技术人员可以根据需求，调整以下描述的实施例，例如改变工艺顺序及/或包含比在此描述的更多或更少步骤，并且这些调整并未超出本专利技术实施例的范围。此外，可以在以下叙述的实施例的基础上添加其他元件。举例来说，“在第一元件上形成第二元件”的描述可能包含第一元件与第二元件直接接触的实施例，也可能包含第一元件与第二元件之间具有其他元件，使得第一元件与第二元件不直接接触的实施例，并且第一元件与第二元件的上下关系可能随着装置在不同方位操作或使用而改变。另外，在不同的实施例中可能使用重复的参考数字及/或字母，此重复是为了简化和清楚，而非用以表示所讨论的不同实施例之间的关系。本专利技术实施例在半导体装置设置场板，其中场板具有延伸部位于栅极电极和介电层之间，此延伸部增加场板与栅极电极和介电层之间的接触面积，而可避免或减少场板脱落的情形发生。此外，本专利技术实施例经由同一光阻图案形成栅极电极和刻蚀出设置场板的通孔，因此可以减少工艺步骤并且可以使栅极电极自对准地覆盖通孔露出的元件，减少元件表面可能受到的损伤及污染，避免这些损伤及污染造成例如电流坍塌的问题，提升半导体装置的效能。图1A～图1H是根据一些实施例绘示在制造半导体装置100的各个阶段的剖面示意图。首先，根据一些实施例，提供衬底102(如图1A所示)。举例来说，衬底102可以是块体(bulk)半导体衬底或是由不同材料形成的复合衬底。在一些实施例中，衬底102可以包含元素半导体衬底、化合物半导体衬底或合金半导体衬底。举例来说，衬底102可以包含硅衬底、锗衬底、硅锗衬底、碳化硅(SiC)衬底、氮化铝(AlN)衬底、氮化镓(GaN)衬底、其他适当的衬底或前述的组合。在一些实施例中，衬底102包含绝缘体上覆半导体(semiconductor-on-insulator，SOI)衬底，其经由在绝缘层上设置半导体材料而形成。然后，根据一些实施例，在衬底102上方形成迭层103。在一些实施例中，如图1A所示，迭层103包含缓冲层104。在一些实施例中，缓冲层104可避免或减少其下方膜层(例如衬底102)以及其上方膜层(例如后文所述的通道层106)之间的晶格常数差异和热膨胀系数差异所造成的缺陷。缓冲层104可以具有单层或多层结构。在一些实施例中，缓冲层104的材料包含III-V族化合物半导体材料，例如III族氮化物。举例来说，缓冲层104的材料可以包含氮化铝(AlN)、氮化镓(GaN)、氮化铝镓(AlGaN)、氮化铟镓(InGaN)、氮化铝铟(AlInN)、氮化铝镓铟(AlGaInN)、类似的材料或前述的组合。在一些实施例中，缓冲层104的形成可以包含沉积工艺，例如分子束磊晶(molecularbeamepitaxy，MBE)、有机金属化学气相沉积(MetalorganicChemicalVaporDeposition，MOCVD)类似的工艺或前述的组合。在一些实施例中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体装置的制造方法，其特征在于，包括：/n在一衬底上方形成一迭层，其中该迭层包括一通道层和一阻障层，且该阻障层位于该通道层上方；/n在该迭层上方形成一源极电极和一漏极电极；/n在该迭层上方形成一介电层，且该介电层覆盖该源极电极和该漏极电极；/n在该介电层上形成一光阻图案，其中该光阻图案具有一开口；/n经由该光阻图案的该开口刻蚀该介电层，以形成一通孔穿过该介电层；/n在该光阻图案上形成一栅极材料，其中该栅极材料的一部分经由该光阻图案的该开口和该通孔形成一栅极电极于该迭层上，且该栅极电极位于该源极电极和该漏极电极之间；/n移除该光阻图案；以及/n在该介电层上形成一场板，其中该场板的一部分位于该通孔内且覆盖该栅极电极且该场板的厚度大于该栅极电极的厚度。/n

【技术特征摘要】
20181211 TW 1071444221.一种半导体装置的制造方法，其特征在于，包括：
在一衬底上方形成一迭层，其中该迭层包括一通道层和一阻障层，且该阻障层位于该通道层上方；
在该迭层上方形成一源极电极和一漏极电极；
在该迭层上方形成一介电层，且该介电层覆盖该源极电极和该漏极电极；
在该介电层上形成一光阻图案，其中该光阻图案具有一开口；
经由该光阻图案的该开口刻蚀该介电层，以形成一通孔穿过该介电层；
在该光阻图案上形成一栅极材料，其中该栅极材料的一部分经由该光阻图案的该开口和该通孔形成一栅极电极于该迭层上，且该栅极电极位于该源极电极和该漏极电极之间；
移除该光阻图案；以及
在该介电层上形成一场板，其中该场板的一部分位于该通孔内且覆盖该栅极电极且该场板的厚度大于该栅极电极的厚度。


2.如权利要求1所述的半导体装置的制造方法，其特征在于，该通孔上宽下窄。


3.如权利要求1所述的半导体装置的制造方法，其特征在于，在形成该栅极电极之后，该栅极电极和该介电层之间形成一间隙。


4.如权利要求3所述的半导体装置的制造方法，其特征在于，该场板的该部分延伸并填入该间隙内。


5.如权利要求1所述的半导体装置的制造方法，其特征在于，该通孔的形成包括湿式刻蚀工艺。


6.如权利要求1所述的半导体装置的制造方法，其特征在于，该光阻图案的移除包括剥离工艺。

【专利技术属性】
技术研发人员：黄尧峰，温文莹，
申请(专利权)人：新唐科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71