[发明专利]具有减少的缺陷的半导体外延结构

说明书

本发明公开一种具有减少的缺陷的半导体外延结构，包含一基底，该基底上具有一凹槽、一岛状绝缘体，设置在该凹槽的底面上、间隔壁，设置在该凹槽的侧壁上、一缓冲层，设置在该凹槽中并盖住该岛状绝缘体、一通道层，设置在该凹槽中以及该缓冲层上、以及一阻障层，设置在该凹槽中以及该通道层上，其中该通道层中形成二维电子气或是二维空穴气。

技术领域

本发明涉及一种半导体外延结构，更具体言之，其涉及一种具有二维电子气或是二维空穴气且缺陷较少的半导体外延结构。

背景技术

形成异质结(接面)的能力使得氮化镓成为了用来制作高电子移动率晶体管(highelectron mobility transistor,HEMT)或是高空穴移动率晶体管(high hole mobilitytransistor,HHMT)的优异材料。这种晶体管的优点包含高载流子浓度以及因为其游离杂质散射较少所导致的高载流子移动率。高载流子浓度与高载流子移动率的结合也导致了其具备高电流密度与低通道电阻的特性，此两特性在高频运作与电源切换的应用方面都十分重要。

在空乏(depletion)模式的高电子移动率晶体管场合，栅极所产生的电场会用来耗尽半导体宽带隙与窄带隙界面处的二维电子气(two-dimension electron gas,2DEG)通道，如氮化铝/氮化镓(AlN/GaN)或氮化铝镓/氮化镓(AlGaN/GaN)之间的界面，在栅极施加控制电压可直接影响与控制流经该通道的电流量。空乏型晶体管在作为开关时是以正常开启(normally-on)元件的型态运作的。在增强(enhance)模式下的高电子移动率晶体管，其晶体管在被施加偏压运作之前不会有通道与电流存在，其特别之处在于晶体管会被施加偏压来使其二维电子气通道移动到费米能阶以下，此时一旦源极与漏极之间有施加电压，二维电子气通道中的电子就会从源极移动到漏极。增强型晶体管一般用在数字与模拟集成电路中作为正常关闭(normally-off)元件。增强型晶体管在模拟电路应用方面也很有用处，例如作为射频/微波功率放大器或开关。

然而，上述的高电子移动率晶体管或是高空穴移动率晶体管通常是以多层的外延结构构成的，其容易有高应力与缺陷多等问题，导致元件的特性会大幅受到外延品质的影响，故此，相关领域与业界仍然在持续改善这类元件的结构与制作方法。

发明内容

有鉴于前述现有技术中的外延结构容易有缺陷的问题，本发明于此提出了一种具有减少的缺陷的半导体外延结构，其特点在于使用选择性的外延生长方式来减少应力与缺陷，其中并设置岛状绝缘体来进一步改善侧向击穿电压，以及设置间隔壁来达到反平台隔离式的元件绝缘功效。

本发明提出一种具有减少的缺陷的半导体外延结构，包含一基底，该基底上具有一凹槽、一岛状绝缘体，设置在该凹槽的底面上、间隔壁，设置在该凹槽的侧壁上、一缓冲层，设置在该凹槽中并盖住该岛状绝缘体、一通道层，设置在该凹槽中以及该缓冲层上、以及一阻障层，设置在该凹槽中以及该通道层上，其中该阻障层、该通道层以及该缓冲层都为该间隔壁所围绕，且该通道层中形成二维电子气或是二维空穴气。

本发明另提出一种具有减少的缺陷的半导体外延结构，包含一硅基底、一绝缘层，设置在该基底上，其中该绝缘层中具有一凹槽裸露出该基底、一岛状绝缘体，设置在该凹槽中的该基底上、间隔壁，设置在该凹槽的侧壁上、一缓冲层，设置在该凹槽中并盖住该岛状绝缘体、一通道层，设置在该凹槽中以及该缓冲层上、以及一阻障层，设置在该凹槽中以及该通道层上，其中该阻障层、该通道层以及该缓冲层都为该间隔壁所围绕，且该通道层中形成二维电子气或是二维空穴气。

本发明的这类目的与其他目的在阅者读过下文中以多种附图与绘图来描述的优选实施例的细节说明后应可变得更为明了显见。

附图说明

本说明书含有附图并于文中构成了本说明书的一部分，使阅者对本发明实施例有进一步的了解。该些附图描绘了本发明一些实施例并连同本文描述一起说明了其原理。在该些附图中：

图1为本发明实施例的半导体外延结构的细部层结构的截面示意图；