[发明专利]半导体结构及其形成方法

说明书

本发明提供一种半导体结构及其形成方法，其中半导体结构包含：具有沿着一第一方向延伸的多个第一沟槽的基板结构、位于基板结构上的成核层、位于成核层上的化合物半导体层、位于化合物半导体层上的栅极、以及位于化合物半导体层上且位于栅极的两侧的源极及漏极。本发明提供的半导体结构可有效阻挡在半导体结构的主动区中空间电荷的垂直扩张，避免空间电荷延伸至基板结构中的导电层而导通所造成的基板击穿，进而提升击穿电压，以允许薄型化的半导体结构应用于高电压操作。

技术领域

本发明是关于一种半导体技术，特别是关于具有化合物半导体层的半导体结构及其形成方法。

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体(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)。

然而，在薄型化的高电子迁移率晶体管(HEMT)元件的运作中，若施加高电压，容易使得耗尽区扩张而藉由外延层下方的硅基板导通，进而造成基板击穿(substratebreakdown)。在现有技术中，高电子迁移率晶体管元件的薄型化与击穿电压(break down)之间难以取得良好的平衡。

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仍需进一步改善来克服所面临的挑战。

发明内容

本发明的一些实施例提供一种半导体结构，包含：具有沿着一第一方向延伸的多个第一沟槽的基板结构、位于此基板结构上的成核层、位于此成核层上的化合物半导体层、位于此化合物半导体层上的栅极、以及位于此化合物半导体层上且位于此栅极的两侧的源极及漏极。

本发明的一些实施例提供一种半导体结构的形成方法，包含：提供基板结构；执行蚀刻步骤以形成沿着第一方向延伸的多个第一沟槽于此基板结构中；顺应形成成核层于此基板结构上；形成化合物半导体层于此成核层上；以及形成栅极、源极及漏极于此化合物半导体层上，其中此源极及此漏极位于此栅极的两侧。

本发明提供的半导体结构可有效阻挡在半导体结构的主动区中空间电荷的垂直扩张，避免空间电荷延伸至基板结构中的导电层而导通所造成的基板击穿，进而提升击穿电压，以允许薄型化的半导体结构应用于高电压操作。

附图说明

以下将配合所附图式详述本发明实施例。应注意的是，依据在业界的标准做法，各种特征并未按照比例绘制且仅用以说明例示。事实上，可能任意地放大或缩小元件的尺寸，以清楚地表现出本发明实施例的特征。

图1至图7是根据本发明的一些实施例，绘示出形成半导体结构在各个阶段的剖面示意图。

图8A是根据本发明的一些实施例，绘示出例示性半导体结构的剖面示意图。

图8B是根据本发明的其他实施例，绘示出例示性半导体结构的剖面示意图。

图8C是根据本发明的其他实施例，绘示出例示性半导体结构的剖面示意图。

图8D是根据本发明的其他实施例，绘示出例示性半导体结构的剖面示意图。

图9A是根据本发明的一些实施例，绘示出例示性半导体结构的上视图。

图9B是根据本发明的其他实施例，绘示出例示性半导体结构的上视图。

附图标记：

100、100A、100B、100C、100D～半导体结构