半导体结构及高电子迁移率晶体管制造技术

一种半导体结构，包含超晶格结构、电隔离层、通道层及组成渐变层。超晶格结构设置于基底上，电隔离层设置于超晶格结构上，通道层设置于电隔离层上，以及组成渐变层设置于电隔离层与超晶格结构之间，其中组成渐变层与超晶格结构包含一相同的第三族元素，且在组成渐变层中的该相同的第三族元素的原子百分比从超晶格结构到电隔离层的方向上逐渐减少。此外，还提供包含此半导体结构的高电子迁移率晶体管。提供包含此半导体结构的高电子迁移率晶体管。提供包含此半导体结构的高电子迁移率晶体管。

【技术实现步骤摘要】
半导体结构及高电子迁移率晶体管


[0001]本专利技术涉及半导体装置的领域，特别是涉及一种半导体结构及含有此半导体结构的高电子迁移率晶体管。

技术介绍

[0002]在半导体技术中，III
‑
V族的化合物半导体可用于形成各种集成电路装置，例如：高功率场效晶体管、高频晶体管或高电子迁移率晶体管(high electron mobility transistor,HEMT)。HEMT是属于具有二维电子气(two dimensional electron gas,2
‑
DEG)的一种晶体管，其2
‑
DEG会邻近于能隙不同的两种材料之间的接合面(也即，异质接合面)。由于HEMT并非使用掺杂区域作为晶体管的载子通道，而是使用2
‑
DEG作为晶体管的载子通道，因此相较于已知的金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)，HEMT具有多种吸引人的特性，例如：高电子迁移率及以高频率传输信号的能力。
[0003]对于已知的HEMT，可以包含依序堆叠的通道层、阻障层、化合物半导体盖层、与栅极电极。利用栅极电极向化合物半导体盖层施加偏压，可以调控位于化合物半导体盖层下方的通道层中的二维电子气浓度，进而调控HEMT的开关。
[0004]然而上述HEMT叠层因晶格不匹配(lattice mismatch)所产生的应力，进而形成极化效应，导致HEMT发生漏电流现象，因而降低了HEMT的电性表现。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，有必要提出一种改良的高电子迁移率晶体管，以提升HEMT的电性表现。
[0006]根据本专利技术的一实施例，提供一种半导体结构，包括超晶格结构、电隔离层、通道层及组成渐变层。超晶格结构设置于基底上，电隔离层设置于超晶格结构上，通道层设置于电隔离层上，以及组成渐变层设置于电隔离层与超晶格结构之间，其中组成渐变层与超晶格结构包含一相同的第三族元素，且在组成渐变层中的该相同的第三族元素的原子百分比从超晶格结构到电隔离层的方向上逐渐减少。
[0007]根据本专利技术的一实施例，提供一种高电子迁移率晶体管，包括上述的半导体结构、阻障层、掺杂半导体盖层、栅极电极、源极电极和漏极电极。其中，阻障层设置于上述通道层上，掺杂半导体盖层设置于阻障层上，栅极电极设置于掺杂半导体盖层上，以及源极电极和漏极电极分别设置于栅极电极的两侧。
[0008]为让本专利技术的特征明显易懂，下文特举出实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。
附图说明
[0009]为了使下文更容易被理解，在阅读本专利技术时可同时参考附图及其详细文字说明。通过本文中的具体实施例并参考相对应的附图，俾以详细解说本专利技术的具体实施例，并用以阐述本专利技术的具体实施例的作用原理。此外，为了清楚起见，附图中的各特征可能未按照
实际的比例绘制，因此某些图中的部分特征的尺寸可能被刻意放大或缩小。
[0010]图1是根据本专利技术一实施例所绘示的高电子迁移率晶体管(HEMT)的剖面示意图。
[0011]图2是根据本专利技术另一实施例所绘示的HEMT的第一超晶格堆叠、拉伸应力层、组成渐变层和电隔离层的放大剖面示意图。
[0012]图3、4、5、6是根据本专利技术不同实施例所绘示的HEMT的组成渐变层、拉伸应力层和最上层的第二超晶格层中的相同的第三族元素例如铝(Al)的原子百分比随着不同深度位置变化的浓度曲线。
[0013]图7、8、9、10是根据本专利技术一实施例所绘示的制作HEMT的中间阶段的剖面示意图。
[0014]附图标记说明：
[0015]100
…
高电子迁移率晶体管
[0016]102
…
基底
[0017]104
…
成核层
[0018]106
…
超晶格结构
[0019]106
‑1…
第一超晶格堆叠
[0020]106
‑2…
第二超晶格堆叠
[0021]106A
…
第一超晶格层
[0022]106B
…
第二超晶格层
[0023]108
…
拉伸应力层
[0024]110
…
组成渐变层
[0025]112
…
电隔离层
[0026]114
…
通道层
[0027]116
…
阻障层
[0028]118
…
掺杂半导体盖层
[0029]120
…
隔离区
[0030]122
…
源极电极
[0031]124
…
漏极电极
[0032]125
…
接触洞
[0033]126
…
栅极电极
[0034]128
…
钝化层
[0035]128
‑1…
第一钝化层
[0036]128
‑2…
第一钝化层
[0037]130
…
二维电子气区域
[0038]140
…
二维电洞气
[0039]150
…
二维电子气
[0040]C1
…
数值
[0041]C2
…
数值
[0042]C3
…
数值
[0043]201
…
直线
[0044]202
…
弧线
[0045]203
…
阶梯状曲线
[0046]204
…
波浪状曲线
具体实施方式
[0047]本专利技术提供了数个不同的实施例，可用于实现本专利技术的不同特征。为简化说明起见，本专利技术也同时描述了特定构件与布置的范例。提供这些实施例的目的仅在于示意，而非予以任何限制。举例而言，下文中针对“第一特征形成在第二特征上或上方”的叙述，其可以是指“第一特征与第二特征直接接触”，也可以是指“第一特征与第二特征间还存在有其他特征”，致使第一特征与第二特征并不直接接触。此外，本专利技术中的各种实施例可能使用重复的附图标记和/或文字注记。使用这些重复的附图标记与注记是为了使叙述更简洁和明确，而非用以指示不同的实施例及/或配置之间的关联性。
[0048]另外，针对本专利技术中所提及的空间相关的叙述词汇，例如：“在...之下”，“低”，“下”，“上方”，“之上”，“下”，“顶”，“底”和类似词汇时，为便于叙述，其用法均在于描述附图中一个元件或特征与另一个(或多个)元件或特征的相对关系。除了附图中所显示的摆向外，这些空间相关词汇也用来描述半导体装置在使用中以及操作时的可能摆向。随着半导体装置的摆向的不同(旋转90度或其它方位)，用以描述其摆向的空间相关叙述也应通过类似的方本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种半导体结构，其特征在于，包括：一超晶格结构，设置于一基底上；一电隔离层，设置于所述超晶格结构上；一通道层，设置于所述电隔离层上；以及一组成渐变层，设置于所述电隔离层与所述超晶格结构之间，其中所述组成渐变层与所述超晶格结构包含一相同的第三族元素，且在所述组成渐变层中的所述相同的第三族元素的原子百分比从所述超晶格结构到所述电隔离层的方向上逐渐减少。2.如权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，还包括一拉伸应力层，设置于所述超晶格结构与所述组成渐变层之间，其中所述拉伸应力层包含所述相同的第三族元素。3.如权利要求2所述的半导体结构，其特征在于，所述拉伸应力层中的所述相同的第三族元素的平均原子浓度高于所述组成渐变层中的所述相同的第三族元素的平均原子浓度。4.如权利要求2所述的半导体结构，其特征在于，所述组成渐变层的组成包括氮化铝镓Al
x
Ga
(1
‑
x)
N，其中0.1<x<0.5，且x值从所述超晶格结构到所述电隔离层的方向上逐渐减少，所述拉伸应力层的组成包括氮化铝。5.如权利要求4所述的半导体结构，其特征在于，所述电隔离层包括碳掺杂的氮化镓。6.如权利要求2所述的半导体结构，其特征在于，所述拉伸应力层的厚度为所述电隔离层厚度的0.2％到2％。7.如权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，所述组成渐变层包含一掺质，且所述掺质...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈志谚，钒达，
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：