[发明专利]半导体结构及其制造方法

说明书

本发明实施例提供一种半导体结构及其制造方法，其包含衬底、所述衬底上方的具有第一带隙的第一III‑V层、以及所述第一III‑V层上方的具有第二带隙的第二III‑V层。所述第二III‑V层包含与所述第一III‑V层接触的第一表面以及与所述第一表面对置的第二表面。所述第二表面处的所述第二带隙大于所述第一表面处的所述第二带隙。本发明实施例还提供上述半导体结构的制造方法。

技术领域

本发明实施例涉及一种包含HEMT或MISFET的半导体结构和其制造方法。

背景技术

在半导体技术中，基于其特性，III族-V族(或III-V)半导体化合物用以形成各种集成电路装置，例如高功率场效应晶体管、高频晶体管、或是高电子迁移率晶体管(highelectron mobility transistors，HEMT)。HEMT是场效应晶体管并入具有不同带隙(bandgap)的两材料之间的接合(即异质结(heterojunction))作为沟道以替代掺杂区，通常情况下为金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)。相对于MOSFET，HEMT有许多具吸引力的性质，包含高电子迁移率、高频传导信号的能力等。

关于有效率的功率切换的数个技术需求中，关键是从高电压关闭(OFF)状态切换到低电压开启(ON)状态之后，立刻获得非常低接通电阻(ON resistance，R_ON)。另一关键需求是获得低装置耗竭速度(device burnout rate)。装置耗竭是不希望有的现象，其可能发生在升高的源极-漏极电压电平的FET中，造成装置的不可逆的电中断。通常，耗竭伴随着在漏极接触边缘的显微镜可见的损害。

因此，需要持续改进包含HEMT与MISFET的半导体结构的制造工艺，以确保高阶性能与生产量。

发明内容

本发明的一些实施例提供一种半导体结构，其包括衬底；第一III-V层，其在所述衬底上方，具有第一带隙；以及第二III-V层，其在所述第一III-V层上方，具有第二带隙，所述第二III-V层包括第一表面，接触所述第一III-V层；以及第二表面，与所述第一表面对置，其中所述第二表面处的所述第二带隙大于所述第一表面处的所述第二带隙。

本发明的一些实施例提供一种半导体结构，包括硅衬底；GaN层，其在所述硅衬底上方；含铝(Al)层，其位于所述GaN层上方；以及栅极结构，其位于所述含铝层上方，其中所述含铝层接近所述GaN层的铝浓度不同于所述含铝层接近所述栅极结构的铝浓度。

本发明的一些实施例提供一种半导体结构的制造方法，包括提供衬底；在所述衬底上方形成具有第一带隙的第一III-V层；在所述第一III-V层上方形成具有第二带隙的第二III-V层，所述第二III-V层具有与所述第一III-V层接触的第一表面以及与所述第一表面对置的第二表面，其中所述第二表面处的所述第二带隙大于所述第一表面处的所述第二带隙。

附图说明

为协助读者达到最佳理解效果，建议在阅读本发明实施例时同时参考附件图式和其详细文字叙述说明。请注意为遵循业界标准作法，本专利说明书中的图式不一定按照正确的比例绘制。在某些图式中，尺寸可能刻意放大或缩小，以协助读者清楚了解其中的讨论内容。

图1是根据本发明的一些实施例说明根据半导体装置的III-V层的不同铝浓度的动态接通电阻与装置耗竭速度。

图2是根据本发明的一些实施例说明半导体结构的剖面示意图。

图3是根据本发明的一些实施例说明半导体结构的剖面示意图。

图4是根据本发明的一些实施例说明半导体结构的剖面示意图。

图5是根据本发明的一些实施例说明半导体结构的剖面示意图。