[发明专利]增强型高电子迁移率晶体管元件

说明书

本发明提供一种增强型高电子迁移率晶体管元件，包括配置于基板上的通道层、阻挡层、介电层、栅极、源极与漏极以及金属层。阻挡层配置于通道层上，介电层配置于阻挡层上，栅极配置于介电层上。源极与漏极位于栅极两侧，且配置于通道层及阻挡层中。金属层配置于通道层及阻挡层中，金属层的上表面从阻挡层的上表面凸出，且金属层位于栅极下方，栅极的宽度大于金属层的宽度。本发明能够降低增强型高电子迁移率晶体管元件的工艺复杂度及工艺成本。

技术领域

本发明是有关于一种高电子迁移率晶体管(HEMT)，且特别是有关于一种增强型(E-mode)高电子迁移率晶体管元件。

背景技术

近年来，以III-V族化合物半导体为基础的HEMT元件因为其低阻值、高崩溃电压以及快速开关切换频率等特性，在高功率电子元件领域被广泛地应用。一般来说，HEMT元件可分为空乏型或常开型晶体管元件(D-mode)，以及增强型或常关型晶体管元件(E-mode)。增强型(E-mode)晶体管元件因为其提供的附加安全性以及其更易于由简单、低成本的驱动电路来控制，因而在业界获得相当大的关注。

然而，增强型(E-mode)晶体管元件的已知工艺复杂度及制作成本较高，因此，如何降低增强型高电子迁移率晶体管元件的工艺复杂度及工艺成本，为目前所需研究的重要课题。

发明内容

本发明提供一种增强型高电子迁移率晶体管元件，通过金属与半导体接触接口的肖特基势垒(Schottky barrier)，将原本的空乏型(D-mode)高电子迁移率晶体管元件转换为增强型(E-mode)高电子迁移率晶体管元件，以降低已知工艺的复杂度及制作成本。

本发明的增强型高电子迁移率晶体管元件包括配置于基板上的通道层、阻挡层、介电层、栅极、源极与漏极以及金属层。阻挡层配置于通道层上，介电层配置于阻挡层上，栅极配置于介电层上。源极与漏极位于栅极两侧，且配置于通道层及阻挡层中。金属层配置于通道层及阻挡层中，金属层的上表面从阻挡层的上表面凸出，且金属层位于栅极下方，栅极的宽度大于金属层的宽度。

在本发明的一实施例中，金属层较接近源极的侧表面至栅极较接近源极的侧表面的距离为0.25μm至0.50μm，金属层较接近漏极的侧表面至栅极较接近漏极的侧表面的距离为0.25μm至0.50μm。

在本发明的一实施例中，金属层由高功函数金属构成，且高功函数金属至少分布于金属层与通道层及阻挡层接触的接口。

在本发明的一实施例中，高功函数金属的功函数超过4.0电子伏特。

在本发明的一实施例中，高功函数金属包括钛、铝、铬、钨、钼、金或铂。

在本发明的一实施例中，金属层的宽度为3μm至5μm。

在本发明的一实施例中，金属层为栅栏状，且金属层的数目为至少两个。

在本发明的一实施例中，金属层的上表面宽度与下表面宽度相同。

在本发明的一实施例中，金属层的上表面宽度与下表面宽度不同。

在本发明的一实施例中，金属层为梯形或倒梯形。

基于上述，本发明提供一种增强型高电子迁移率晶体管元件，其中包含由高功函数金属构成的金属层。通过金属与半导体接触接口的肖特基势垒(Schottky barrier)，将原本的空乏型(D-mode)高电子迁移率晶体管元件转换为增强型(E-mode)高电子迁移率晶体管元件，以降低已知工艺的复杂度及制作成本。此外，更可通过金属层所具有的金属功函数的高低，通过栅极电压的调整进而调控元件性能。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附图式作详细说明如下。

附图说明

图1为依照本发明的第一实施例的一种增强型高电子迁移率晶体管元件的剖面示意图。