[发明专利]半导体装置及其制造方法

说明书

本发明提供一种半导体装置及其制造方法。此半导体装置包括设置在基板之上的通道层、设置在通道层之上的阻障层、及设置在阻障层之上的氮化物层。此半导体装置亦包括具有上部及下部的化合物半导体层，其中下部穿过氮化物层及一部分的阻障层。此半导体装置亦包括顺应性地设置在一部分的阻障层上并延伸至氮化物层上的间隔层。此外，上述半导体装置更包括设置在化合物半导体层之上的栅极电极、以及设置在栅极电极两侧的一对源极/漏极电极。上述源极/漏极电极延伸穿过间隔层、氮化物层及至少一部分阻障层。

技术领域

本发明实施例是关于半导体装置，且特别是有关于高电子迁移率晶体管及其制造方法。

背景技术

高电子迁移率晶体管(high electron mobility transistor,HEMT)，又称为异质结构场效晶体管(heterostructure FET,HFET)或调变掺杂场效晶体管(modulation-dopedFET,MODFET)，为一种场效晶体管(field effect transistor,FET)，其由具有不同能隙(energy gap)的半导体材料组成。在邻近不同半导体材料的所形成界面处会产生二维电子气(two dimensional electron gas,2DEG)层。由于二维电子气的高电子移动性，高电子迁移率晶体管可以具有高崩溃电压、高电子迁移率、低导通电阻与低输入电容等优点，因而适合用于高功率器件上。

在设计高电子迁移率晶体管时，主要考虑的是低导通电阻(on-resistance,R_on)、以及高开关电压(threshold voltage,V_th)。然而，氮化镓高电子迁移率晶体管的二维电子气并不需要掺杂，其载流子来源主要为表面态(surface state)及非刻意掺杂(unintentional doping)，本质上是由缺陷所游离的载流子而来。因此氮化镓高电子迁移率晶体管的二维电子气对于电场变化十分敏感，在开关切换的操作过程中会发生电磁散射(dispersion)。

因此，虽然现有氮化镓高电子迁移率晶体管大致上合乎其预期目的，其并非在所有方面都完全令人满意。而如何有效地解决电磁散射对器件性能的影响，是目前的技术发展重点。

发明内容

本发明实施例提供一种半导体装置。此半导体装置包括设置在基板之上的通道层、设置在通道层之上的阻障层、及设置在阻障层之上的氮化物层。此半导体装置亦包括具有上部及下部的化合物半导体层，其中下部穿过氮化物层及一部分的阻障层。此半导体装置亦包括顺应性地设置在一部分的阻障层上并延伸至氮化物层上的间隔层。此外，上述半导体装置更包括设置在化合物半导体层之上的栅极电极、以及设置在栅极电极两侧的一对源极/漏极电极。上述源极/漏极电极延伸穿过间隔层、氮化物层及至少一部分阻障层。

本发明实施例提供一种半导体装置的制造方法。此方法包括在基板之上形成通道层、在通道层之上形成阻障层、在阻障层之上形成氮化物层、凹蚀氮化物层及阻障层以形成凹口，其中上述凹口穿过氮化物层及一部分的阻障层、在氮化物层上及在凹口中顺应性地形成间隔层、以及在间隔层之上形成化合物半导体层。上述化合物半导体层具有上部及下部，其中化合物半导体层的下部填入凹口中。此方法更包括在化合物半导体层之上形成栅极电极、以及在栅极电极两侧形成一对源极/漏极电极，其中源极/漏极电极延伸穿过间隔层、氮化物层及至少一部分的阻障层。

以下的实施例与所附的参考图式将提供详细的描述。

附图说明

以下将配合所附图式详述本发明的一些实施例。应注意的是，依据在业界的标准做法，各种部件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器件的尺寸，以清楚地表现出本发明实施例的部件。

图1-图5根据一些实施例，绘示出用于形成图6的半导体装置的示例方法的各个中间阶段的剖面示意图；

图6为半导体装置示意图。

附图标记说明