[发明专利]半导体装置及其制造方法

说明书

一种半导体装置，包含设置于基底之上的通道层、设置于通道层之上的阻挡层、设置于阻挡层之上的栅极电极、以及设置栅极电极两侧的一对源极/漏极电极。这对源极/漏极电极至少延伸穿过部分的阻挡层。此半导体装置还包含顺应性地设置于这对源极/漏极电极的底部上的衬层。

技术领域

本发明是有关于半导体装置，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

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)。

导通电阻(R_on)为影响半导体装置的耗电量的重要因素，其电阻值正比于半导体装置的耗电量。导通电阻(R_on)包含源极/漏极接触电阻(R_contact)以及通道电阻(R_channel)。高电子迁移率晶体管(HEMT)具有高电子迁移率和高载子密度的二维电子气(two-dimensionalelectron gas，2DEG)形成于异质界面上，使得高电子迁移率晶体管(HEMT)具有低通道电阻(R_channel)。因此，高电子迁移率晶体管(HEMT)的导通电阻(R_on)通常取决于源极/漏极接触电阻(R_contact)的大小。

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的工艺条件也面临许多新的挑战。

发明内容

本发明的一些实施例提供半导体装置，此半导体装置包含设置于基底之上的通道层、设置于通道层之上的阻挡层、设置于阻挡层之上的栅极电极、以及设置栅极电极两侧的一对源极/漏极电极。这对源极/漏极电极至少延伸穿过部分的阻挡层。此半导体装置还包含顺应性地设置于这对源极/漏极电极的底部上的衬层。

本发明的一些实施例提供半导体装置的制造方法，此方法包含在基底之上形成通道层、在通道层之上形成阻挡层、以及凹蚀阻挡层以形成至少穿过部分的阻挡层的一对凹陷。此方法还包含在这对凹陷中顺应性地形成衬层、在这对凹陷的各自剩余部分中形成一对源极/漏极电极、以及在阻挡层之上形成栅极电极。这对源极/漏极电极位于栅极电极两侧。

为让本发明的特征和优点能更明显易懂，下文特举出一些实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

通过以下详细描述和范例配合所附附图，可以更加理解本发明实施例。为了使附图清楚显示，附图中各个不同的元件可能未依照比例绘制，其中：

图1A-图1F是根据本发明的一些实施例，说明形成半导体装置在各个不同工艺阶段的剖面示意图。

图2是根据本发明的另一些实施例的半导体装置的剖面示意图。

图3A-图3E是根据本发明的一些实施例，说明形成半导体装置在各个不同工艺阶段的剖面示意图。

图4是根据本发明的另一些实施例的半导体装置的剖面示意图。

附图标号

100、200、300、400～半导体装置；

102～基底；

104～缓冲层；

106～通道层；

108～阻挡层；