[发明专利]半导体结构及形成半导体结构的方法

说明书

技术领域

本发明总体上涉及半导体结构，更具体地说，涉及高电子迁移率晶体管(HEMT)和形成高电子迁移率晶体管的方法。

背景技术

在半导体技术中，由于其特性，III族-V族(或者III-V族)半导体化合物用于形成各种集成电路器件，如高功率场效应晶体管、高频率晶体管、或高电子迁移率晶体管(HEMT)。HEMT是场效应晶体管，在具有不同带隙的两种材料之间引入结(即异质结)作为沟道而不是掺杂区，正如通常用于金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)的情况。与MOSFET相比，HEMT具有许多优良特性，这包括高电子迁移率以及在高频率下传播信号的能力等。

从应用角度来说，增强型(E型)HEMT具有许多优点。E型HEMT允许消除负极电压电源并因而降低电路复杂性和成本。尽管具有如上所述的优良特性，但是一些挑战也与开发基于III-V族半导体化合物的器件并存。针对这些III-V族半导体化合物的结构和材料的各种技术已经用于尝试并进一步改进晶体管器件性能。

发明内容

为了解决现有技术中所存在的问题，根据本发明的一个方面，提供了一种半导体结构，该半导体结构包括：

第一III-V族化合物层；

第二III-V族化合物层，所述第二III-V族化合物层设置在所述第一III-V族化合物层上，并且在组成上与所述第一III-V族化合物层不同，其中，载流子沟道位于所述第一III-V族化合物层和所述第二III-V族化合物层之间；

源极部件和漏极部件，所述源极部件和所述漏极部件设置所述第二III-V族化合物层上；

栅电极，所述栅电极设置在位于所述源极部件和所述漏极部件之间的所述第二III-V族化合物层的上方；以及

载流子沟道耗尽层，所述载流子沟道耗尽层设置在所述第二III-V族化合物层上，其中，所述载流子沟道耗尽层采用等离子体沉积并且一部分所述载流子沟道耗尽层位于至少一部分所述栅电极的下方。

在一实施例中，位于所述栅电极下方的所述载流子沟道包括耗尽区。

在一实施例中，所述载流子沟道耗尽层耗尽一部分所述载流子沟道。

在一实施例中，半导体结构进一步包括氟(F)区，所述F区被嵌于所述栅电极下方的所述第二III-V族化合物层中。

在一实施例中，载流子沟道耗尽层位于所述源极部件和所述漏极部件的上面。

在一实施例中，半导体结构进一步包括介电保护层，所述介电保护层位于所述载流子沟道耗尽层下面且位于所述第二III-V族化合物层上面。

在一实施例中，所述源极部件和所述漏极部件每一个都不包含Au，而包含Al、Ti或Cu。

在一实施例中，所述第二III-V族化合物层包含AlGaN、AlGaAs、或AlInP。

在一实施例中，所述栅电极包含钛(Ti)、氮化钛(TiN)、钛钨(TiW)、钨(W)、镍(Ni)、金(Au)或铜(Cu)。

根据本发明的另一方面，还提供了一种半导体结构，该半导体结构包括：

氮化镓(GaN)层，所述氮化镓(GaN)层设置在衬底上；

氮化铝镓(AlGaN)层，所述氮化铝镓(AlGaN)层设置在所述GaN层上，其中，载流子沟道位于所述GaN层和所述AlGaN层之间；

源极部件和漏极部件，所述源极部件和所述漏极部件相间隔开并且设置在所述AlGaN层上；

栅电极，所述栅电极设置在位于所述源极部件和所述漏极部件之间的所述AlGaN层的上方；以及

载流子沟道耗尽层，部分所述载流子沟道耗尽层设置在所述栅电极和所述AlGaN层之间，其中，所述部分载流子沟道耗尽层位于所述载流子沟道的耗尽区的上面。

在一实施例中，所述载流子沟道耗尽层耗尽所述载流子沟道的所述耗尽区。

在一实施例中，半导体结构进一步包括氟(F)区，所述F区被嵌于所述栅电极下方的所述AlGaN层中。

在一实施例中，所述载流子沟道耗尽层包括氮化物层。

在一实施例中，半导体结构进一步包括介电保护层，所述介电保护层位于所述载流子沟道耗尽层下面且位于所述AlGaN层上面。

在一实施例中，所述源极部件和所述漏极部件每一个都不包含Au，而包含Al、Ti或Cu。

在一实施例中，所述栅电极包含钛(Ti)、氮化钛(TiN)、钛钨(TiW)、钨(W)、镍(Ni)、金(Au)或铜(Cu)。