TWI889167B

TWI889167B - 半導體結構及形成方法

Info

Publication number: TWI889167B
Application number: TW113102889A
Authority: TW
Inventors: 陳柏安
Original assignee: 新唐科技股份有限公司
Priority date: 2024-01-25
Filing date: 2024-01-25
Publication date: 2025-07-01
Also published as: TW202531885A; CN120379300A

Abstract

提供半導體結構及形成方法。半導體結構包括基板、通道層、阻障層、化合物半導體層、閘極電極、源極電極與汲極電極。通道層設置於基板上。阻障層設置於通道層上。化合物半導體層設置於阻障層上，且包括彼此分離的第一部分及第二部分。閘極電極設置於化合物半導體層的第一部分上。源極電極與汲極電極分別設置於阻障層上，且分別設置於閘極電極的相對側上。其中，汲極電極覆蓋化合物半導體層的第二部分。

Description

半導體結構及形成方法

本發明是關於半導體結構及形成方法，特別是關於包括受到汲極電極覆蓋的化合物半導體層的半導體結構及形成方法。

由於氮化鎵材料具有寬能隙(wide band-gap)與較強的極化(polarization)效應，因此氮化鎵材料被廣泛地應用。舉例而言，目前氮化鎵類半導體已廣泛地應用於功率元件，諸如包括異質接面結構的高電子遷移率電晶體(high electron mobility transistor，HEMT)。

然而，在高電子遷移率電晶體中，可能存在電場分布過度集中、導通電流不足、動態電阻特性劣化、需要施加導通電壓(turn on voltage)才能導通、製程與結構複雜等問題。是以，雖然現存的半導體結構及其形成方法已逐步滿足它們既定的用途，但它們仍未在各方面皆徹底的符合要求。因此，關於半導體結構及其形成方法仍有一些問題需要克服。

本揭露的汲極電極與化合物半導體層的第二部分形成歐姆接觸。由於歐姆接觸可類比於電阻，而可在無需施加導通電壓的情況下使半導體結構導通。詳細而言，在未施加電壓(或導通電壓實質上為0)的情況下，半導體結構中的二維電子氣可為未完全空乏(un-fully depleted)，而能使得半導體結構導通。另外，歐姆接觸可提供較多的電洞，以中和在各層中受到缺陷捕獲的陷阱電荷(trapped charge)，而能使半導體結構的電場分佈均勻、提升導通電流及/或提升動態電阻特性。其中，提升動態電阻特性可包括維持動態導通電阻，以避免導通電阻隨著電壓增加而增加的問題。再者，藉由調整化合物半導體層的第二部分的形狀、尺寸及排列方式，能夠省略再成長(regrowth)製程，從而降低製程與結構複雜度。

在一些實施例中，提供一種半導體結構。所述半導體結構包括基板、通道層、阻障層、化合物半導體層、閘極電極、源極電極與汲極電極。通道層設置於基板上。阻障層設置於通道層上。化合物半導體層設置於阻障層上，且包括彼此分離的第一部分及第二部分。閘極電極設置於化合物半導體層的第一部分上。源極電極與汲極電極分別設置於阻障層上，且分別設置於閘極電極的相對側上。其中，汲極電極覆蓋化合物半導體層的第二部分。

在一些實施例中，提供一種半導體結構的形成方法。半導體結構的形成方法包括提供基板。形成通道層於基板上。形成阻障層於通道層上。形成化合物半導體層於阻障層上，其中化合物半導體層包括彼此分離的第一部分及第二部分。形成閘極電極於化合物半導體層的第一部分上。形成源極電極與汲極電極於阻障層上，且源極電極與汲極電極分別設置於閘極電極的相對側上。其中，汲極電極覆蓋化合物半導體層的第二部分。

以下針對本揭露中的各實施例的半導體結構進行詳細說明。應理解的是，以下的敘述提供許多不同的實施例，用以實施本揭露的一些實施例的不同態樣。以下所述特定的元件及排列方式僅為簡單清楚描述本揭露一些實施例。當然，這些僅用以舉例而非對於本揭露的限定。此外，在不同實施例中可能使用類似及/或對應的元件符號標示類似及/或對應的元件，以清楚描述本揭露。然而，這些類似及/或對應的元件符號的使用僅為了簡單清楚地敘述本揭露的一些實施例，不代表所討論的不同實施例及/或結構之間具有任何關連性。

應理解的是，在各實施例中可能使用相對性用語，例如，「較低」或「底部」或「較高」或「頂部」，以描述圖式的一個元件對於另一元件的相對關係。可理解的是，如果將圖式的裝置翻轉使其上下顛倒，則所敘述在「較低」側的元件將會成為在「較高」側的元件。本揭露的實施例可配合圖式一併理解，本揭露的圖式亦被視為揭露說明的一部分。

再者，當述及一第一材料層位於一第二材料層上(on)或之上(over)時，可能包括第一材料層與第二材料層直接接觸之情形，或者第一材料層與第二材料層之間可能不直接接觸，亦即第一材料層與第二材料層之間可能間隔有一或更多其他材料層之情形。但若第一材料層直接位於第二材料層上時，即表示第一材料層與第二材料層直接接觸之情形。

此外，應理解的是，說明書與申請專利範圍中所使用的序數例如「第一」、「第二」等的用詞用以修飾元件，其本身並不意圖涵及代表該(或該些)元件有任何之前的序數，也不代表某一元件與另一元件的順序、或是製造方法上的順序，該些序數的使用僅用來使具有某命名的元件得以與另一具有相同命名的元件能作出清楚區分。申請專利範圍與說明書中可不使用相同用詞，例如，說明書中的第一元件在申請專利範圍中可能為第二元件。

在本揭露的一些實施例中，關於接合、連接之用語例如「連接(connect)」、「互連(interconnect)」、「接合(bond)」等，除非特別定義，否則可指兩個結構係直接接觸，或者亦可指兩個結構並非直接接觸，其中有其他結構設置於此兩個結構之間。且此關於連接、接合之用語亦可包括兩個結構都可移動，或者兩個結構都固定之情況。此外，用語「電性連接」或「電性耦接」包括任何直接及間接的電性連接手段。

於文中，「約(approximate)」、「大約(about)」、「實質上(substantially)」之用語通常表示在一給定值或範圍的10 %內、或5 %內、或3 %之內、或2 %之內、或1 %之內、或0.5 %之內。在此給定的數量為大約的數量，亦即在沒有特定說明「約」、「大約」、「實質上」的情況下，仍可隱含「約」、「大約」、「實質上」之含義。用語「範圍介於第一數值至第二數值之間」或「第一數值~第二數值」表示所述範圍包括第一數值、第二數值以及它們之間的其他數值。再者，任意兩個用來比較的數值或方向，可存在著一定的誤差。若第一數值等於第二數值，其隱含著第一數值與第二數值之間可存在著約10%、或5 %內、或3 %之內、或2 %之內、或1 %之內、或0.5 %之內的誤差。

本揭露中的通篇說明書與申請專利範圍中會使用某些詞彙來指稱特定元件。所屬技術領域中具有通常知識者應理解的是，電子設備製造商可能會以不同的名稱來指稱相同的元件。本文並不意在區分那些功能相同但名稱不同的元件。在下文說明書與申請專利範圍中，「包括(comprise)」、「含有」、「具有」等詞為開放式詞語，因此其應被解釋為「含有但不限定為…」之意。因此，當本揭露的描述中使用術語「包括」、「含有」及/或「具有」時，其指定了相應的部件、區域、步驟、操作及/或元件的存在，但不排除一個或多個相應的部件、區域、步驟、操作及/或元件的存在。

應理解的是，以下所舉實施例在不脫離本揭露的精神下，可以將多個不同實施例中的部件進行替換、重組、結合以完成其他實施例。各實施例間的部件只要不違背發明精神或相衝突，均可任意結合搭配使用。

除非另外定義，在此使用的全部用語(包括技術及科學用語)具有與所屬技術領域中具有通常知識者通常理解的相同涵義。能理解的是，這些用語例如在通常使用的字典中定義用語，應被解讀成具有與相關技術及本揭露的背景或上下文一致的意思，而不應以一理想化或過度正式的方式解讀，除非在本揭露的實施例有特別定義。

在本揭露中，各個方向不限於直角坐標系的像是X軸、Y軸及Z軸的三個軸，且可以在更廣泛的意義上進行解釋。舉例而言，X軸、Y軸及Z軸可彼此垂直，或者可表示彼此不垂直的不同方向，但不以此為限。為便於說明，在下文中，X軸方向為第一方向D1(寬度方向)，Y軸方向為第二方向D2(長度方向)，且Z軸方向為第三方向D3(厚度方向)。在一些實施例中，本文所述的俯視示意圖為觀察XY平面(由第一方向D1及第二方向D2構成的平面)的示意圖，且本文所述的剖面示意圖為觀察XZ平面(由第一方向D1及第三方向D3構成的平面)的示意圖。

在下文中，「歐姆接觸(Ohmic contact)」的電流對電壓特性曲線呈現線性關係，且為雙向導通而無整流特性。

參照第1圖，其是根據本揭露的一實施例的半導體結構1的形成方法的不同階段的剖面示意圖。如第1圖所示，在一些實施例中，可提供基板100。在一些實施例中，基板100可包括塊材半導體基板、絕緣體上覆半導體(semiconductor-on-insulator，SOI)基板或其類似物。絕緣體上覆半導體基板包括形成於絕緣體上的半導體層。舉例而言，所述絕緣層可包括氧化矽(silicon oxide)、氮化矽(silicon nitride)、多晶矽(poly-silicon)或其組合，且半導體基板可包括矽(silicon)、氮化鋁(AlN)或其類似物。

在一些實施例中，基板100可為未摻雜或經摻雜的基板，例如使用p型或n型摻質摻雜的基板。在一些實施例中，基板100可包括多層(multi-layered)基板或漸變(gradient)基板。在一些實施例中，基板100可包括半導體基板或陶瓷基板，例如氮化鎵(gallium nitride，GaN)基板、碳化矽(SiC)基板、氮化鋁基板或藍寶石基板。在一些實施例中，基板100可為矽基板。

如第1圖所示，在一些實施例中，可形成緩衝層200於基板100上，以提升基板100及設置於基板100上的其他元件之間的相容性，諸如降低熱膨脹係數差異及/或降低晶格常數差異。在一些實施例中，緩衝層200可包括III-V族化合物半導體材料，例如III族氮化物。舉例而言，緩衝層200可包括氮化鎵(GaN)、氮化鋁(AlN)、氮化鋁鎵(AlGaN)、氮化鋁銦(AlInN)、其類似物或其組合，但本揭露不限於此。在一些實施例中，可以藉由沉積製程來形成緩衝層200。舉例而言，沉積製程可為化學氣相沉積(chemical vapor deposition，CVD)、原子層沉積(atomic layer deposition，ALD)、分子束磊晶(molecular beam epitaxy，MBE)、液相磊晶(liquid phase epitaxy，LPE)、其類似製程或其組合，但本揭露不限於此。

在一些實施例中，基板100與緩衝層200之間可進一步設置成核層，以降低基板100與設置於基板100上的其他層之間的晶格差異，從而提升磊晶品質及可靠性。在一些實施例中，成核層可包括氮化鋁(AlN)、氮化鋁鎵(AlGaN)、其類似物或其組合，但本揭露不限於此。在一些實施例中，可藉由沉積製程來形成成核層。在另一些實施例中，可省略緩衝層200。

如第1圖所示，在一些實施例中，可形成通道層300於基板100上。具體而言，通道層300可形成於緩衝層200上。在一些實施例中，通道層300可包括III-V族化合物半導體材料，例如：III族氮化物，但本揭露不限於此。舉例而言，通道層300可包括氮化鎵(GaN)、氮化鋁鎵(AlGaN)、氮化鋁銦(AlInN)、氮化銦鎵(InGaN)、氮化銦鋁鎵(InAlGaN)、其類似物或其組合，但本揭露不限於此。在一些實施例中，通道層300可為氮化鎵。在一些實施例中，可藉由沉積製程來形成通道層300。

如第1圖所示，在一些實施例中，可形成阻障層400於通道層300上。在一些實施例中，阻障層400可包括III-V族化合物半導體材料，例如III族氮化物，但本揭露不限於此。舉例而言，阻障層可包括氮化鋁(AlN)、氮化鋁鎵(AlGaN)、氮化鋁銦(AlInN)、氮化銦鋁鎵(InAlGaN)、其類似物或其組合，但本揭露不限於此。在一些實施例中，阻障層400可為氮化鋁鎵。在一些實施例中，可藉由沉積製程來形成阻障層400。由於通道層300及阻障層400之間存在異質界面，且通道層300與阻障層400之間具有晶格常數的差異，從而可形成二維電子氣(two-dimensional electron gas，2DEG)310在通道層300的頂表面附近，並作為電流路徑。

參照第2圖，其是根據本揭露的一實施例的半導體結構1的形成方法的不同階段的剖面示意圖。如第2圖所示，在一些實施例中，可形成化合物半導體層500於阻障層400上。在一些實施例中，可藉由沉積製程來形成化合物半導體層500。在一些實施例中，化合物半導體層500可為經p型摻質摻雜的半導體材料。舉例而言，化合物半導體層500可包括p型摻雜的氮化鎵(p-GaN)。因此，可以抑制位於化合物半導體層500下方的二維電子氣310的形成，從而使得位於化合物半導體層500下方的二維電子氣310為空乏(depleted)。在一些實施例中，化合物半導體層500可包括彼此分離的第一部分510及第二部分520。

參照第3圖，其是根據本揭露的一實施例的半導體結構1的形成方法的不同階段的剖面示意圖。在一些實施例中，可形成閘極電極600在化合物半導體層500的第一部分510上，以使半導體結構1為常關式(normally off)結構。在一些實施例中，閘極電極600可包括導電材料。在一些實施例中，導電材料可包括金屬、金屬氮化物、半導體材料、其類似物或其組合，但本揭露不限於此。在一些實施例中，金屬可包括金(Au)、鎳(Ni)、鉑(Pt)、鈀(Pd)、銥(Ir)、鈦(Ti)、鉻(Cr)、鎢(W)、鋁(Al)、銅(Cu)、其類似物或其組合。在一些實施例中，金屬氮化物可包括氮化鈦(TiN)、氮化鉭(TaN)、其類似物或其組合。在一些實施例中，半導體材料可包括多晶矽或多晶鍺、其類似物或其組合。在一些實施例中，導電材料可藉由化學氣相沉積法、濺鍍(sputtering)、電阻加熱蒸鍍法、電子束蒸鍍法、其類似製程或其組合來形成，但本揭露不限於此。在一些實施例中，閘極電極600與化合物半導體層500的第一部分510可為蕭特基接觸。

如第3圖所示，在一些實施例中，可形成源極電極620與汲極電極640在阻障層400上。在一些實施例中，源極電極620與汲極電極640可分別設置於閘極電極600的相對側上。在一些實施例中，源極電極620可與阻障層400接觸，且汲極電極640可與阻障層400及化合物半導體層500的第二部分520接觸。在一些實施例中，源極電極620與汲極電極640的材料與形成方法可與閘極電極600的材料與形成方法相同或不同。在一些實施例中，源極電極620對阻障層400可為歐姆接觸。在一些實施例中，汲極電極640對阻障層400可為歐姆接觸，且汲極電極640對化合物半導體層500的第二部分520可為歐姆接觸。

如第3圖所示，在一些實施例中，汲極電極640覆蓋化合物半導體層500的第二部分520。在一些實施例中，相較於化合物半導體層500的第二部分520，汲極電極640更靠近閘極電極600。在一些實施例中，汲極電極640的一部分可介於閘極電極600與化合物半導體層500的第二部分520之間。在一些實施例中，汲極電極640與阻障層400可共同包圍化合物半導體層500的第二部分520，而不暴露化合物半導體層500的第二部分520。在一些實施例中，汲極電極640可覆蓋化合物半導體層500的第二部分520的頂表面及側表面，且阻障層400可覆蓋化合物半導體層500的第二部分520的底表面。

如第3圖所示，在一些實施例中，在第一方向D1上，化合物半導體層500第二部分520可具有寬度W520，且汲極電極640可具有寬度W640。在一些實施例中，寬度W640可大於寬度W520。在一些實施例中，寬度W520與寬度W640的比值(寬度W520/寬度W640)可小於1且大於或等於0.1。舉例而言，寬度W520與寬度W640的比值可為0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、0.95或前述數值之間的任意數值或任意數值組成的數值範圍，但本揭露不限於此。據此，可保留電流路徑。

如第3圖所示，在一些實施例中，可形成第一介電層700在阻障層400上。在一些實施例中，第一介電層700可介於源極電極620與閘極電極600之間且介於閘極電極600與汲極電極640之間。在一些實施例中，第一介電層700可與化合物半導體層500第二部分520間隔一距離。在一些實施例中，可以藉由沉積製程來形成第一介電層700。在一些實施例中，第一介電層700可作為鈍化層或平坦化層。在一些實施例中，第一介電層700可包括諸如氧化矽的氧化物、諸如氮化矽的氮化物、諸如氮氧化矽的氮氧化物、其類似物或其組合，但本揭露不限於此。

如第3圖所示，在一些實施例中，可形成第二介電層800於閘極電極600、源極電極620、汲極電極640與第一介電層700上。在一些實施例中，第二介電層800的材料與形成方法可與第一介電層700相同或不同。在一些實施例中，第二介電層800可作為層間介電層。在一些實施例中，可形成連接件820及840於第二介電層800中。在一些實施例中，連接件820及840可貫穿第二介電層800。在一些實施例中，連接件820及840可包括導電材料。在一些實施例中，連接件820可與源極電極620電性連接，且連接件840可與汲極電極640電性連接。在一些實施例中，可藉由形成貫穿第二介電層800的開口(未顯示)，再沉積導電材料於開口中，來形成連接件820及840。

如第3圖所示，在一些實施例中，可形成源極場板822與汲極場板842於第二介電層800上，以獲得半導體結構1。在一些實施例中，源極場板822可藉由連接件820與源極電極620電性連接。在一些實施例中，汲極場板842可藉由連接件840與汲極電極640電性連接。在一些實施例中，源極場板822與汲極場板842可用於調整電場分布。在一些實施例中，源極場板822與汲極場板842可包括導電材料。在一些實施例中，源極電極620對基板100的投影可位於源極場板822對基板100的投影之內。在一些實施例中，閘極電極600對基板100的投影可位於源極場板822對基板100的投影之內。據此，源極場板822可使鄰近源極電極620與閘極電極600的電場均勻分布。在一些實施例中，汲極電極640對基板100的投影可位於汲極場板842對基板100的投影之內。據此，汲極場板842可使鄰近汲極電極640的電場均勻分布。

參照第4圖，其是根據本揭露的一實施例的半導體結構1的俯視示意圖。為了便於說明，第4圖省略部分元件。其中，第4圖的剖面I-I’所示的結構顯示於第3圖中。

在一些實施例中，化合物半導體層500的第二部分520對基板100的投影可位於汲極電極640對基板100的投影之內。在一些實施例中，化合物半導體層500的第二部分520對基板100的投影面積可小於汲極電極640對基板100的投影面積。在一些實施例中，化合物半導體層500的第二部分520對基板100的投影面積與汲極電極640對基板100的投影面積的面積比例可為0.1~0.95。舉例而言，第二部分520對基板100的投影面積與汲極電極640對基板100的投影面積的比值(第二部分520對基板100的投影面積/汲極電極640對基板100的投影面積)可為0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、0.95或前述數值之間的任意數值或任意數值組成的數值範圍，但本揭露不限於此。據此，可調整空乏區域與未空乏區域的比值，使得半導體結構中的二維電子氣可為未完全空乏，從而可保留電流路徑。

在一些實施例中，汲極電極640可具有在閘極電極600的延伸方向(亦即，第二方向D2)上彼此相對的一對邊緣640E1，且汲極電極640可具有在與閘極電極600的延伸方向垂直的方向(亦即，第一方向D1)上彼此相對的一對邊緣640E2。其中，邊緣640E1與邊緣640E2彼此相鄰。在一些實施例中，在閘極電極600的延伸方向(亦即，第二方向D2)上，化合物半導體層500的第二部分520與汲極電極640的邊緣640E1間隔一距離S1。

在一些實施例中，化合物半導體層500的第二部分520可包括複數個子部分，且複數個子部分可間隔設置。在一些實施例中，複數個子部分可陣列式設置。在一些實施例中，複數個子部分中的每一個可具有矩形、三角形、多邊形、半圓形、半橢圓形、子彈形、水滴形、其他合適的形狀或其組合，但本揭露不限於此。在一些實施例中，化合物半導體層500的第二部分520的複數個子部分的總寬度可為寬度W520。

在一些實施例中，化合物半導體層500的第二部分520可包括複數列子部分，且所述複數列子部分中的每一列子部分可沿著第二方向D2延伸，且可沿著第一方向D1間隔設置。在一些實施例中，複數列子部分中的每一列可交錯設置。在一些實施例中，複數列子部分中的相鄰列的子部分的數量可為相同或不同。在一些實施例中，從遠離閘極電極600的汲極電極640的邊緣640E2作為基準，奇數列子部分的數量可大於偶數列子部分的數量。

在一些實施例中，化合物半導體層500的第二部分520可包括複數行子部分，所述複數行子部分中的每一行子部分可沿著第一方向D1延伸，且可沿著第二方向D2間隔設置。在一些實施例中，複數行子部分中的每一行可交錯設置。在一些實施例中，複數行子部分中的相鄰行的子部分的數量可為相同或不同。在一些實施例中，複數行子部分中的每一行的子部分的總寬度可為寬度W520。在一些實施例中，複數行子部分中的每一行的子部分的總寬度可為相同或不同。

據此，在未施加電壓(例如，導通電壓大約為0)時，使得二維電子氣310的一部分仍為連續，從而保留電流路徑。舉例而言，在導通電壓大約為0時，未受到化合物半導體層500的第二部分520覆蓋的阻障層400下方的二維電子氣310為連續，使得源極電極620與汲極電極640之間仍存在電流路徑。在一些實施例中，在閘極電極600與汲極電極640的一虛擬連線上可不設置有化合物半導體層500的第二部分520，以保留電流路徑。舉例而言，電流路徑可於化合物半導體層500的第二部分520的子部分之間的間隙流動。

在下文中，可省略相同或相似的元件符號及描述。

參照第5圖及第6圖，其是根據本揭露的一實施例的半導體結構2的剖面示意圖及俯視示意圖。為了便於說明，第6圖省略部分元件。其中，第6圖的剖面II-II’所示的結構顯示於第5圖中。在一些實施例中，化合物半導體層500的第二部分520可包括複數個子部分，且所述複數個子部分中的每一個可沿著第一方向D1延伸，且可沿著第二方向D2間隔設置。在一些實施例中，在第一方向D1上，汲極電極640的寬度W640可大於化合物半導體層500的第二部分520的寬度W520。在一些實施例中，寬度W520與寬度W640的比值(寬度W520/寬度W640)可小於1且大於或等於0.5。舉例而言，寬度W520與寬度W640的比值可為0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、0.95或前述數值之間的任意數值或任意數值組成的數值範圍，但本揭露不限於此。據此，可保留電流路徑。舉例而言，電流路徑可於化合物半導體層500的第二部分520的子部分之間的間隙流動。

參照第7圖及第8圖，其是根據本揭露的一實施例的半導體結構3的剖面示意圖及俯視示意圖。為了便於說明，第8圖省略部分元件。其中，第8圖的剖面III-III’所示的結構顯示於第7圖中。在一些實施例中，汲極電極640可覆蓋化合物半導體層500的第二部分520的頂表面的一部分，且暴露化合物半導體層500的第二部分520的頂表面的剩餘部分。在一些實施例中，第一介電層700可接觸化合物半導體層500的第二部分520。在一些實施例中，相較於汲極電極640，化合物半導體層500的第二部分520可更靠近閘極電極600。即使化合物半導體層500的第二部分520可更靠近閘極電極600，由於化合物半導體層500的第二部分520在第二方向D2上彼此間隔設置，因此仍能保留電流路徑。

在一些實施例中，寬度W520與寬度W640的比值可小於或等於1.2且大於或等於0.1。舉例而言，寬度W520與寬度W640的比值可為0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1、1.1、1.2或前述數值之間的任意數值或任意數值組成的數值範圍，但本揭露不限於此。舉例而言，電流路徑可於化合物半導體層500的第二部分520的子部分之間的間隙流動。再者，可提升形成化合物半導體層500的第二部分520的製程裕度。

在一些實施例中，化合物半導體層500的第二部分520對基板100的投影可位於汲極電極640對基板100的投影之外，且化合物半導體層500的第二部分520對基板100的投影可位於汲極場板842對基板100的投影之內。據此，汲極場板842可使鄰近汲極電極640的電場均勻分布。

參照第9圖及第10圖，其是根據本揭露的一實施例的半導體結構4的剖面示意圖及俯視示意圖。為了便於說明，第10圖省略部分元件。其中，第10圖的剖面IV-IV’所示的結構顯示於第9圖中。在一些實施例中，在一俯視圖中，化合物半導體層500的第二部分520可為網格狀形狀、井字形狀、米字形狀或其他合適的形狀，但本揭露不限於此。

在一些實施例中，化合物半導體層500的第二部分520可包括彼此交錯設置的複數個第一延伸部及複數個第二延伸部。在一些實施例中，複數個第一延伸部中的每一個可沿著第一延伸方向延伸，且複數個第二延伸部中的每一個可沿著與第一延伸方向的夾角為15度至90度的第二延伸方向延伸，但本揭露不限於此。舉例而言，複數個第一延伸部可為水平延伸部，且複數個第一延伸部中的每一個可沿著第一方向D1延伸，且複數個第二延伸部可為垂直延伸部，且複數個第二延伸部中的每一個可沿著第二方向D2延伸。據此，可保留電流路徑。舉例而言，電流路徑可沿著網格狀形狀的化合物半導體層500的第二部分520的外邊緣流動。

在一些實施例中，本揭露的半導體結構1~4可任意組合使用，且可作為高電子遷移率電晶體。在另一些實施例中，可對半導體結構1~4中的任一者執行進一步製程，以形成高電子遷移率電晶體。

據此，本揭露藉由使汲極電極覆蓋化合物半導體層的第二部分，而讓汲極電極與化合物半導體層的第二部分為歐姆接觸。從而，為歐姆接觸的汲極電極可提供電洞，而使得電場分佈均勻、提升導通電流及/或提升動態電阻特性。另外，為歐姆接觸的汲極電極能在導通電壓大約為0的情況下導通，還能夠降低製程與結構複雜度。

本揭露之保護範圍未侷限於說明書內所述特定實施例中的製程、機器、製造、物質組成、裝置、方法及步驟，任何所屬技術領域中具有通常知識者可從本揭露揭示內容中理解現行或未來所發展出的製程、機器、製造、物質組成、裝置、方法及步驟，只要可以在此處所述實施例中實施實質上相同功能或獲得實質上相同結果皆可根據本揭露使用。因此，本揭露之保護範圍包括前述製程、機器、製造、物質組成、裝置、方法及步驟。本揭露的任一實施例或請求項不須達成本揭露所描述的全部目的、優點及/或特點。

以上概述數個實施例，以便本揭露所屬技術領域中具有通常知識者可以更理解本揭露實施例的觀點。本揭露所屬技術領域中具有通常知識者應該理解，他們能以本揭露實施例為基礎，設計或修改其他製程及結構，以達到與本文實施例相同之目的及/或優勢。本揭露所屬技術領域中具有通常知識者也應該理解到，此類等效的製程及結構並無悖離本揭露的精神與範圍，且他們能在不違背本揭露之精神及範圍之下，做各式各樣的改變、取代及替換。

1,2,3,4:半導體結構 100:基板 200:緩衝層 300:通道層 310:二維電子氣 400:阻障層 500:化合物半導體層 510:第一部分 520:第二部分 600:閘極電極 620:源極電極 640:汲極電極 640E1,640E2:邊緣 700:第一介電層 800:第二介電層 820,840:連接件 822:源極場板 842:汲極場板 D1:第一方向 D2:第二方向 D3:第三方向 I-I’,II-II’,III-III’,IV-IV’:剖面 S1:距離 W520,W640:寬度

當與圖式一起閱讀時，可從以下的詳細描述中更充分地理解本揭露。值得注意的是，按照業界的標準做法，各部件並未被等比例繪示。事實上，為了明確起見，各部件的尺寸可被任意地放大或縮小。第1圖至第3圖分別是根據本揭露的一實施例的半導體結構的形成方法的不同階段的剖面示意圖。第4圖是根據本揭露的一實施例的半導體結構的俯視示意圖。第5圖是根據本揭露的一實施例的半導體結構的剖面示意圖。第6圖是根據本揭露的一實施例的半導體結構的俯視示意圖。第7圖是根據本揭露的一實施例的半導體結構的剖面示意圖。第8圖是根據本揭露的一實施例的半導體結構的俯視示意圖。第9圖是根據本揭露的一實施例的半導體結構的剖面示意圖。第10圖是根據本揭露的一實施例的半導體結構的俯視示意圖。

1:半導體結構

100:基板

200:緩衝層

300:通道層

310:二維電子氣

400:阻障層

500:化合物半導體層

510:第一部分

520:第二部分

600:閘極電極

620:源極電極

640:汲極電極

700:第一介電層

800:第二介電層

820,840:連接件

822:源極場板

842:汲極場板

D1:第一方向

D2:第二方向

D3:第三方向

W520,W640:寬度

Claims

一種半導體結構，包括：一基板；一通道層，設置於該基板上；一阻障層，設置於該通道層上；一化合物半導體層，設置於該阻障層上，包括彼此分離的一第一部分及一第二部分；一閘極電極，設置於該化合物半導體層的該第一部分上；及一源極電極與一汲極電極，分別設置於該阻障層上，且分別設置於該閘極電極的相對側上，其中，該汲極電極覆蓋該化合物半導體層的該第二部分，其中，該閘極電極與該化合物半導體層的該第一部分為蕭特基接觸，且該汲極電極與該化合物半導體層的該第二部分為歐姆接觸，該汲極電極對該阻障層為歐姆接觸，其中，位於該化合物半導體層的該第二部分下方的二維電子氣為完全空乏。
如請求項1所述之半導體結構，其中該化合物半導體層的該第二部分對該基板的投影面積小於該汲極電極對該基板的投影面積。
如請求項1所述之半導體結構，其中在該閘極電極的一延伸方向上，該化合物半導體層的該第二部分與該汲極電極的一邊緣間隔一距離。
如請求項1所述之半導體結構，其中相較於該汲極電極，該化合物半導體層的該第二部分更靠近該閘極電極。
如請求項1所述之半導體結構，其中該汲極電極與該阻障層包圍該化合物半導體層的該第二部分。
如請求項1所述之半導體結構，其中在該閘極電極的一延伸方向上，該化合物半導體層的該第二部分包括複數個子部分，且該複數個子部分間隔設置。
如請求項1所述之半導體結構，其中該化合物半導體層的該第二部分包括複數列子部分，且該複數列子部分中的每一列交錯設置。
如請求項1所述之半導體結構，其中在一俯視圖中，該化合物半導體層的該第二部分為網格狀形狀。
一種半導體結構的形成方法，包括：提供一基板；形成一通道層於該基板上；形成一阻障層於該通道層上；形成一化合物半導體層於該阻障層上，其中該化合物半導體層包括彼此分離的一第一部分及一第二部分；形成一閘極電極於該化合物半導體層的該第一部分上；及形成一源極電極與一汲極電極於該阻障層上，且該源極電極與該汲極電極分別設置於該閘極電極的相對側上，其中，該汲極電極覆蓋該化合物半導體層的該第二部分，其中，該閘極電極與該化合物半導體層的該第一部分為蕭特基接觸，且該汲極電極與該化合物半導體層的該第二部分為歐姆接觸，該汲極電極對該阻障層為歐姆接觸，其中，位於該化合物半導體層的該第二部分下方的二維電子氣為完全空乏。