半导体元件及其制作方法技术

本发明专利技术公开一种半导体元件及其制作方法，其中半导体元件包含半导体叠层、绝缘结构、电极结构及保护层。绝缘结构设置于半导体叠层之上，且包含第一部分。第一部分包含第一开口，且第一开口暴露出绝缘结构的内侧壁。保护层设置于内侧壁与电极结构之间，且包含第二开口。其中，电极结构包含属材料。电极结构设置于第一开口中且接触保护层，并经由第二开口电性连接半导体叠层。绝缘结构包含第一材料，保护层包含第二材料，第二材料与金属材料之间的反应温度高于第一材料与金属材料之间的反应温度。度高于第一材料与金属材料之间的反应温度。度高于第一材料与金属材料之间的反应温度。

【技术实现步骤摘要】
半导体元件及其制作方法


[0001]本专利技术是关于一种半导体元件，特别是一种具有电极结构的半导体元件及其制作方法。

技术介绍

[0002]在半导体技术中，III
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V族的化合物半导体，例如氮化镓(GaN)，具备低导通电阻和高崩溃电压的材料特性，利用III
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V族的化合物半导体材料制作的高电子迁移率晶体管(high electron mobility transistor,HEMT)，可用于形成各种集成电路装置，例如：高功率场效晶体管或高频晶体管。HEMT包括彼此堆叠的能隙不同的化合物半导体层，例如高能隙半导体层和低能隙半导体层，而具有异质接面。此能阶不连续的异质接面会使得二维电子气(two dimensional electron gas,2
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DEG)形成于异质接面的附近，而得以传输HEMT中的载子。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
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DEG作为晶体管的载子通道，因此相较于现有的金氧半场效晶体管(MOSFET)，HEMT具有多种吸引人的特性，例如：高电子迁移率及以传输高频信号的能力。
[0003]对于现有的HEMT，电极结构会电连接其下方的半导体层，致使电流会在电极结构和半导体层之间流通。然而，当电流流经电极结构和半导体层时，常会产生功率损耗，而降低了元件的电性表现。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，有必要提出一种改良的半导体元件，以改善现有半导体元件所存在的缺失。
[0005]根据本专利技术的一些实施例，提供一种半导体元件，包含半导体叠层、绝缘结构、电极结构及保护层。绝缘结构设置于半导体叠层之上，且包含第一部分。第一部分包含第一开口，且第一开口暴露出绝缘结构的内侧壁。保护层设置于内侧壁与电极结构之间，且包含第二开口。其中，电极结构包含金属材料。电极结构设置于第一开口中且接触保护层，并经由第二开口电性连接半导体叠层。绝缘结构包含第一材料，保护层包含第二材料，第二材料与金属材料之间的反应温度高于第一材料与金属材料之间的反应温度。
[0006]根据本专利技术的一些实施例，提供一种制作半导体元件的方法，包含下述步骤。提供半导体叠层。接着，设置第一绝缘层于半导体叠层之上，其中第一绝缘层包含第一开口，且第一开口暴露出绝缘结构的内侧壁。填入保护层于第一开口内，并覆盖住内侧壁。后续蚀刻保护层，以去除位于第一开口内的部分保护层，以形成一第二开口。继以设置电极结构，以使保护层夹设于电极结构与内侧壁之间。之后施行热处理制程。其中第一绝缘层包含第一材料，保护层包含第二材料，电极结构包含金属材料，其中第一材料与金属材料之间具有第一反应温度，第二材料与金属材料之间具有第二反应温度，第二反应温度大于第一反应温度，热处理的温度高于第一反应温度且低于第二反应温度。
[0007]为了对本专利技术的上述及其他方面有更佳的了解，下文特举实施例，并配合所附图
式详细说明如下。
附图说明
[0008]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图式及其详细文字说明。通过本文中的具体实施例并参考相对应的图式，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，图式中的各特征可能未按照实际的比例绘制，因此某些图式中的部分特征的尺寸可能被刻意放大或缩小。
[0009]图1是本专利技术实施例的半导体元件的剖面示意图，其中半导体元件包含设置于电极结构和绝缘结构之间的保护层。
[0010]图2是本专利技术变化型实施例的半导体元件的局部区域的剖面示意图。
[0011]图3至图9是本专利技术实施例的制作半导体元件的剖面示意图。
[0012]图10是本专利技术实施例的制作半导体元件的流程图。
[0013]附图标记说明：100
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半导体元件；102
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基板；104
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半导体叠层；106
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缓冲层；108
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通道层；109
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二维电子气区域；110
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阻障层；112
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盖层；114
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绝缘结构；116
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第一部分；117
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末端部；118
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第二部分；119
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延伸部；120
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保护层；121
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凹陷部；123
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延伸部；130
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电极结构；132
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汲极电极；134
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源极电极；136
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闸极电极；140
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层间介电层；150
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焊垫结构；162
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内侧壁；164
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顶面；170
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第一开口；172
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第二开口；174
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凹槽；180
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平台区；182
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第一接触口；184
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第二接触口；186
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第三接触口；200
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半导体元件；300
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剖面；302
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剖面；304
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剖面；306
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剖面；308
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剖面；310
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剖面；312
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剖面；400
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制作方法；402
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步骤；404
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步骤；406
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步骤；408
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步骤；410
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步骤；412
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步骤；W1
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第一宽度；W2
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第二宽度；W3
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第三宽度。
具体实施方式
[0014]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另存在有其他特征”，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参考符号和/或文字注记。使用这些重复的参考符号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。
[0015]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，其用法均在于描述图式中一个元件或特征与另一个元件或特征的相对关系。除了图式中所显示的摆向外，这些空间相关词汇也用来描述半导体元件在使用中以及操作时的可能摆向。随着半导体元件的摆向的不同(本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种半导体元件，其特征在于，包含：一半导体叠层；一绝缘结构，设置于该半导体叠层之上，包含一第一部分，该第一部分包含一第一开口，且该第一开口暴露出该绝缘结构的一内侧壁；一电极结构，包含一金属材料；以及一保护层，设置于该内侧壁与该电极结构之间，包含一第二开口；其中，该电极结构，设置于该第一开口中，与该保护层接触，且经由该第二开口电性连接该半导体叠层；其中，该绝缘结构包含一第一材料，该保护层包含一第二材料，该第二材料与该金属材料之间的一反应温度高于该第一材料与该金属材料之间的一反应温度。2.如权利要求1所述的半导体元件，其特征在于，该电极结构填满该第二开口。3.如权利要求1所述的半导体元件，其特征在于，该保护层的一部分位于该第一开口之外，且位于该绝缘结构的该第一部分的一上表面上。4.如权利要求3所述的半导体元件，其特征在于，该保护层的该部分介于该上表面与该电极结构之间。5.如权利要求4所述的半导体元件，其特征在于，该电极结构通过该保护层与该绝缘结构的该第一部分彼此完全分离不接触。6.如权利要求1所述的半导体元件，其特征在于，该保护层顺向性覆盖住该第一部分的一顶面及该内侧壁。7.如权利要求1所述的半导体元件，其特征在于，该第一材料包含一氧化物材料。8.如权利要求7所述的半导体元件，其特征在于，该氧化物材料包含氧化硅或氮氧化硅。9.如权利要求1所述的半导体元件，其特征在于，该第二材料包含一氮化物材料。10.如权利要求9所述的半导体元件，其特征在于，该氮化物材料包含氮化钛、氮化钒、氮化锆及/或氮化钽。11.如权利要求1所述的半导体元件，其特征在于，该绝缘结构还包含一第二部分，该第二部分覆盖该第一部分、该电极结构及该保护层。12.如权利要求11所述的半导体元件，其特征在于，还包含一导电层，设置于该电极结构的一侧，其中该导电层的一末端覆盖该绝缘结构的该第一部分及该第二部分。13.如权利要求12所述的半导体元件，其特征在于，该导电层的一部分贯穿该第二部分。14.如权利要求1所述的半导体元件，其特征在于，该绝缘结构的该第一部分还包含：一末端部，介于该半导体叠层及该保护层之间；以及一延伸部，自该末端部的一侧延伸出，其中该末端部的顶面高于该延伸部的顶面。15.如权利要求1所述的半导体元件，其特征在于，还包含一盖层，设置于该绝缘结构及该半导体叠层之间，其中该第二开口暴露出该盖层。16.如权利要求15所述的半导体元件，其特征在于，该盖层包含一凹陷部，该第二开口暴露该凹陷...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈志濠，沈依如，
申请(专利权)人：嘉和半导体股份有限公司，
类型：发明
国别省市：