[发明专利]半导体装置及其制造方法

说明书

本发明提供了一种半导体装置及其制造方法，该装置包括第一氮化镓层设置于半导体衬底上，以及氮化铝镓层设置于第一氮化镓层上。半导体装置也包含上凹陷和下凹陷设置于氮化铝镓层内，其中上凹陷邻接下凹陷，且上凹陷具有大于下凹陷的宽度。半导体装置更包含第二氮化镓层设置于上凹陷和下凹陷内，以及栅极结构设置于第二氮化镓层上。此外，半导体装置包含源极电极和漏极电极设置于氮化铝镓层上。

技术领域

本发明是关于半导体装置，特别是关于具有不同深度的凹陷的半导体装置及其制造方法。

背景技术

半导体装置被用于各种电子应用中，例如高功率装置、个人电脑、手机、数字相机及其他电子装置。这些半导体装置一般通过在半导体衬底上沉积绝缘层或介电层、导电层材料和半导体层材料，随后通过使用光刻(photolithography)工艺将各种材料层图案化以制造而成。因此，在半导体衬底(substrate)上形成电路装置和组件。

在这些装置中，由于高电子迁移率晶体管(high-electron mobilitytransistors，HEMTs)具有例如高输出功率和高击穿电压的优势，它们被广泛地使用于高功率的应用中。

虽然现存的半导体装置及其制造方法已足够应付它们原先预定的用途，但它们仍未在各个方面皆彻底的符合要求，因此半导体积体电路和技术目前仍有需克服的问题。

发明内容

本发明提供了半导体装置的实施例及其制造方法的实施例，特别是增强型(enhancement-mode，E-mode)高电子迁移率晶体管(HEMT)。在本发明的一些实施例中，在氮化铝镓层内设置上凹陷和下凹陷，且在上凹陷和下凹陷内填入氮化镓层。明确而言，上凹陷邻接于下凹陷，且上凹陷的宽度大于下凹陷的宽度，结果使得氮化镓层的底面为阶梯状。换言之，氮化镓层具有至少两个不同的厚度，如此可在不影响半导体装置的击穿电压(breakdown voltage)的前提下，较容易且精准地控制半导体装置的阈值电压(thresholdvoltage)。

根据一些实施例，提供半导体装置。半导体装置包含第一氮化镓层设置于半导体衬底上，以及氮化铝镓层设置于第一氮化镓层上。半导体装置也包含上凹陷和下凹陷设置于氮化铝镓层内，其中上凹陷邻接下凹陷，且上凹陷具有大于下凹陷的宽度。半导体装置更包含第二氮化镓层设置于上凹陷和下凹陷内，以及栅极结构设置于第二氮化镓层上。此外，半导体装置包含源极电极和漏极电极设置于氮化铝镓层上。

根据一些实施例，提供半导体装置。半导体装置包含第一氮化镓层设置于半导体衬底上，以及氮化铝镓层设置于第一氮化镓层上。半导体装置也包含第一凹陷和第二凹陷设置于氮化铝镓层内，其中第一凹陷侧向邻接于第二凹陷，且第二凹陷具有大于第一凹陷的深度。半导体装置更包含第二氮化镓层设置于第一凹陷和第二凹陷内，以及栅极结构设置于第二氮化镓层上。此外，半导体装置包含源极电极和漏极电极设置于氮化铝镓层上。

根据一些实施例，提供半导体装置的制造方法。半导体装置的制造方法包含在半导体衬底上形成第一氮化镓层，以及在第一氮化镓层上形成氮化铝镓层。半导体装置的制造方法也包含在氮化铝镓层内形成上凹陷，以及穿过上凹陷在氮化铝镓层内形成下凹陷，其中上凹陷邻接下凹陷，且上凹陷具有大于下凹陷的宽度。半导体装置的制造方法更包含在上凹陷和下凹陷内形成第二氮化镓层，以及在第二氮化镓层上形成栅极结构。此外，半导体装置的制造方法包含在氮化铝镓层上形成源极电极和漏极电极。

以下的实施例与所附的参考图式将提供详细的描述。

附图说明

通过以下的详述配合所附图式，我们能更加理解本发明实施例的观点。值得注意的是，根据工业上的标准惯例，一些部件(feature)可能没有按照比例绘制。事实上，为了能清楚地讨论，不同部件的尺寸可能被增加或减少。

图1A至图1H是根据一些实施例，显示形成图1H的半导体装置的各个中间阶段的剖面示意图；以及