[发明专利]具有较低接触电阻的半导体晶体管结构及其制作方法

说明书

本发明公开一种具有较低接触电阻的半导体晶体管结构及其制作方法，其中该具有较低接触电阻的半导体晶体管结构，包含：一基底；一通道层，设于所述基板上；一阻障层，设于所述通道层上；一二维电子气层，位于所述阻障层和所述通道层间的界面处；一凹槽，设于一接触区域中，其中所述凹槽穿过所述阻障层并延伸到所述通道层中；以及一欧姆接触金属，设置在所述凹槽中，其中所述欧姆接触金属与所述凹槽中的所述阻障层的一垂直侧面直接接触，并且与所述凹槽中的所述二维电子气层和所述通道层的一倾斜侧面直接接触。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别是涉及一种具有较低接触电阻的半导体晶体管结构。

背景技术

属于氮化物半导体的氮化镓、氮化铝、氮化铟等制成的材料有宽带隙，可以用来作为高输出电子装置，例如，高电子迁移率晶体管(HEMT)。HEMT能够实现高电流、高电压及低导通电阻(on resistance，Ron)操作，因而适合应用于高输出/高效率放大器及高功率开关装置(high-power switching device)。

在基于氮化镓的HEMT(GaN-HEMT)中，使用氮化镓作为电子运输层及使用氮化铝镓作为电子供应层的AlGaN/GaN-HEMT已受到重视。在AlGaN/GaN-HEMT中，在AlGaN中发生失真(distortion)，其起源于氮化镓及氮化铝镓之间的晶格常数的差异。由氮化铝镓的失真及自发极化(spontaneous polarization)产生压电极化(piezo polarization)，可获得高浓度的二维电子气(2DEG)。

对于元件的功率消耗(power consumption)和加热(heating)而言，导通电阻(Ron)是非常关键的因素。导通电阻可以是漏极接触电阻、漏极电阻、源极接触电阻、源极电阻和通道电阻的总和。随着元件尺寸的微缩，接触电阻(Rc)对于整体导通电阻的占比也随着提高，影响到元件的操作效能。由此可知，在该技术领域中，仍需要一种改良的半导体晶体管结构，具有较低的接触电阻，同时能够维持高的二维电子气密度。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种半导体晶体管结构及其制作方法，以解决上述现有技术的不足和缺点。

本发明一方面提供一种具有较低接触电阻的半导体晶体管结构，包含：一基底；一通道层，设于所述基板上；一阻障层，设于所述通道层上；一二维电子气层，位于所述阻障层和所述通道层间的界面处；一凹槽，设于一接触区域中，其中所述凹槽穿过所述阻障层并延伸到所述通道层中；以及一欧姆接触金属，设置在所述凹槽中，其中所述欧姆接触金属与所述凹槽中的所述阻障层的一垂直侧面直接接触，并且与所述凹槽中的所述二维电子气层和所述通道层的一倾斜侧面直接接触。

根据本发明实施例，所述倾斜侧面与一水平面以60度至80度的角度倾斜。

根据本发明实施例，所述通道层包含氮化镓层。

根据本发明实施例，所述阻障层包含氮化铝镓层。

根据本发明实施例，所述阻障层还包含氮化铝层。

根据本发明实施例，所述半导体晶体管结构另包含：一钝化层，设于所述阻障层上。

根据本发明实施例，所述凹槽的深度在所述阻障层的底表面下方10nm。

根据本发明实施例，所述欧姆接触金属包含钛和铝。

本发明另一方面揭露一种具有较低接触电阻的半导体晶体管结构，包含：一基底；一通道层，设于所述基板上；一阻障层，设于所述通道层上；一二维电子气层，位于所述阻障层和所述通道层间的界面处；一凹槽，设于一接触区域中，其中所述凹槽穿过所述阻障层并延伸到所述通道层中；以及一欧姆接触金属，设置在所述凹槽中，其中所述欧姆接触金属与所述凹槽中的所述阻障层和所述二维电子气层的一垂直侧面直接接触，并与所述凹槽中的所述通道层的一倾斜侧面直接接触。