[发明专利]半导体结构

说明书

本发明提供了一种半导体结构，包含：具有主动区及隔离区的衬底、位于衬底上的绝缘层、位于绝缘层上的晶种层、位于晶种层上的化合物半导体层、位于化合物半导体层上且位于主动区中的栅极结构、位于衬底上且位于隔离区中的隔离结构、位于隔离区中且位于栅极结构的两侧的一对导通孔、以及位于衬底上且位于栅极结构的两侧源极结构与漏极结构。此对导通孔穿过隔离结构并接触晶种层。源极结构与漏极结构分别藉由此对导通孔电连接至晶种层。本发明提供的半导体结构，能够使电场重新分布、提升击穿电压，以允许半导体装置应用于高电压操作。

技术领域

本发明是关于半导体结构，特别是关于具有成对与晶种层接触的导通孔的半导体结构。

背景技术

氮化镓系(GaN-based)半导体材料具有许多优秀的材料特性，例如高抗热性、宽能隙(band-gap)、高电子饱和速率。因此，氮化镓系半导体材料适合应用于高速与高温的操作环境。近年来，氮化镓系半导体材料已广泛地应用于发光二极管(light emitting diode，LED)元件、高频率元件，例如具有异质界面结构的高电子迁移率晶体管(high electronmobility transistor，HEMT)。

然而，在高电子迁移率晶体管(HEMT)元件的运作中，位于元件结构中较底层的外延层，因其本身材料特性而存有许多带负电荷的杂质，此时，若施加高电压，则这些负电荷将朝上层元件的方向被吸引上来，而影响上层元件的运作。在现有技术中为了解决此问题，通常会将外延层下方的硅基板接地以排出杂质的负电荷。然而，此方法并无法应用至各类基板中。

随着氮化镓系半导体材料的发展，这些使用氮化镓系半导体材料的半导体装置应用于更严苛工作环境中，例如更高频、更高温或更高电压。因此，具有氮化镓系半导体材料的半导体装置仍需进一步改善来克服所面临的挑战。

发明内容

本发明的一些实施例提供一种半导体结构，包含：具有主动区及隔离区的衬底、位于衬底上的绝缘层、位于绝缘层上的晶种层、位于晶种层上的化合物半导体层、位于化合物半导体层上且位于主动区中的栅极结构、位于衬底上且位于隔离区中的隔离结构、位于隔离区中且位于栅极结构的两侧的一对导通孔、位于衬底上且位于栅极结构的两侧源极结构与漏极结构。此对导通孔穿过隔离结构并接触晶种层。源极结构与漏极结构分别藉由此对导通孔电连接至晶种层。

本发明的一些实施例提供一种半导体结构，包含：具有一主动区及一隔离区的陶瓷衬底、位于此衬底上的绝缘层、位于此绝缘层上的晶种层、位于此晶种层上的化合物半导体层、位于此化合物半导体层上且位于此主动区中的栅极结构、位于此衬底上且位于此栅极结构的两侧的源极结构与漏极结构。源极结构及漏极结构分别电连接至晶种层。

本发明实施例所提供的半导体结构，藉由一对位于衬底的隔离区中的导通孔分别将半导体结构中的源极结构及漏极结构电连接至衬底上的晶种层(seed layer)。藉由上述导通孔的配置，可在晶种层的内部产生电压差(即为源极与漏极的电压差)而使得电力线延伸至位于晶种层下方的膜层(例如绝缘层)。内部具有电压差的晶种层不会屏蔽半导体结构中的高电场区的电力线，进而使电场重新分布、提升击穿电压(breakdown voltage)，以允许半导体装置应用于高电压操作。

附图说明

以下将配合所附图式详述本发明实施例。应注意的是，依据在业界的标准做法，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，以清楚地表现出本发明实施例的特征。

图1A是根据本发明的一些实施例，绘示出例示性半导体结构的剖面示意图。

图1B是根据本发明的其他实施例，绘示出例示性半导体结构的剖面示意图。

图2A是根据本发明的一些实施例，绘示出例示性半导体结构的部分上视图。

图2B是根据本发明的其他实施例，绘示出例示性半导体结构的部分上视图。