[发明专利]半导体结构、HEMT结构及其形成方法

说明书

本揭露提供一种半导体结构、HEMT结构及其形成方法。所述半导体结构包含沟道层；位于所述沟道层上方的有源层，其中所述有源层经配置以形成二维电子气体2DEG，所述二维电子气体沿着所述沟道层与所述有源层之间的界面形成在所述沟道层中；形成在所述有源层的顶表面上方的栅极电极；以及位于所述有源层的所述顶表面上方的源极/漏极电极；其中所述有源层包含从所述顶表面到所述有源层的底表面依序堆栈的第一层与第二层，相较于所述第二层，所述第一层具有较高的铝(Al)原子浓度。

技术领域

本揭露涉及一种半导体结构、HEMT结构及其形成方法。

背景技术

由于高电流密度、高崩溃电压以及低OB阻抗，高电子移动性晶体管(HighElectron Mobility Transistors，HEMT)适合用于电力应用。HEMT结构包含沟道层与有源层。二维电子气体(two-dimensional electron gas，2DEG)在沟道层中产生，所述沟道层与有源层的界面相邻。2DEG用于HEMT结构中作为电荷载体。HEMT结构的问题为电荷落入栅极的漏极侧，其可造成已知为在高电压操作之下的“电流崩塌(current collapse)”现象。因此，需要具有低开启阻抗与低电流崩塌以及改进的界面捕捉密度(interface trapdensity)与线性漏极电流退化的装置。本揭露的实施例至少响应这些需求。

发明内容

本揭露的一些实施例提供一种半导体结构，所述半导体结构包含沟道层；位于所述沟道层上方的有源层，其中所述有源层经配置以形成二维电子气体(two-dimensionalelectron gas，2DEG)，所述二维电子气体沿着所述沟道层与所述有源层之间的界面形成在所述沟道层中；形成在所述有源层的顶表面上方的栅极电极；以及位于所述有源层的所述顶表面上方的源极/漏极电极；其中所述有源层包含从所述顶表面到所述有源层的底表面依序堆栈的第一层与第二层，相较于所述第二层，所述第一层具有较高的铝(Al)原子浓度。

附图说明

为协助读者达到最佳理解效果，建议在阅读本揭露时同时参考附件图标及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到8(b)是根据本揭露的一些实施例说明各种阶段所制造的III-V HEMT结构的剖面示意图。

图9是根据本揭露的一些实施例说明Ga原子与Al原子的X射线能量散射分析(energy dispersive X-ray，EDX)。

图10是根据本揭露的一些实施例说明发明人进行的实验结果的图表，说明在不同深度有或没有高Al扩散层所制造的III-V HEMT上测量的界面捕捉密度Dit的值。

图11是根据本揭露的一些实施例说明发明人所进行的实验结果的图表，说明线性漏极电流(linear drain current(Idlin))退化为有或没有高Al扩散层所制造的III-VHEMT上测量的应力时间(stress time)的函数。

图12是根据本揭露的实施例说明发明人所进行的实验结果的图表，说明动态最小“开启(on)”阻抗(Rdson)比例为有或没有高Al扩散层所制造的III-V HEMT群组上测量的应力电压的函数。

具体实施方式