半导体装置与其的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明是有关于一种半导体装置。
【背景技术】
[0002]高电子迁移率晶体管(highelectron mobility transistor, HEMT)为场效晶体管(field effect transistor, FET)的一类，因其具有高电子迀移率与低电阻，因此被广泛应用。高电子迀移率晶体管的重要元件为异质结构层，其由二种具不同能隙的材料所组成，以取代传统场效晶体管的PN界面。一般利用的材料组合为氮化镓铝(AlGaN)与氮化镓(GaN)。因由氮化镓铝与氮化镓组成的异质结构层于氮化镓侧形成量子阱的导电带，因此氮化镓招与氮化镓之间的界面即产生二维电子气(two-dimens1nal electron gas, 2DEG)。
【发明内容】
[0003]本发明的一实施方式提供一种半导体装置，包含基板、有源层、源极、漏极、P型掺杂层、栅极、第一保护层以及场板。有源层置于基板上。源极与漏极置于有源层上。P型掺杂层置于有源层上且置于源极与漏极之间。P型掺杂层具有第一厚度。栅极置于P型掺杂层上。第一保护层至少覆盖栅极与有源层。场板置于第一保护层上且电性连接至源极。场板包含场分散部，置于栅极与漏极之间，且第一保护层于场分散部与有源层之间具有第二厚度。第二厚度小于第一厚度。
[0004]在一或多个实施方式中，场板与源极一体成型。
[0005]在一或多个实施方式中，场板还包含延伸部，连接至场分散部与源极，且至少一部分的延伸部置于栅极上。
[0006]在一或多个实施方式中，场分散部具有面向有源层的阶梯。
[0007]在一或多个实施方式中，半导体装置还包含第二保护层，至少覆盖第一保护层与场板的场分散部。
[0008]在一或多个实施方式中，场板还包含延伸部与导电元件。延伸部电性连接至源极且置于第二保护层上，且导电元件电性连接至延伸部与场分散部。
[0009]在一或多个实施方式中，第二保护层具有连接贯穿孔以暴露出场分散部。场板还包含延伸部与导电元件。延伸部电性连接至源极且置于第二保护层上，且导电元件置于连接贯穿孔中以电性连接延伸部与场分散部。
[0010]在一或多个实施方式中，半导体装置还包含绝缘层与第二保护层。绝缘层置于第一绝缘层与场分散部上。第二保护层置于绝缘层上。场板还包含延伸部与中间层部。延伸部置于第二保护层上。中间层部置于延伸部与场分散部之间，以及绝缘层与第二保护层之间。
[0011]在一或多个实施方式中，第二厚度T2满足0〈T2〈100nm。
[0012]在一或多个实施方式中，P型掺杂层的材质为掺有P型掺杂物的氮化镓或掺有P型掺杂物的氮化镓铝。
[0013]本发明的另一方式提供一种半导体装置的制造方法，包含提供基板。形成有源层于基板上。形成P型掺杂层于有源层上，其中P型掺杂层具有第一厚度。形成栅极于P型掺杂层上。形成保护层以覆盖栅极与有源层。形成源极贯穿孔、漏极贯穿孔与盲孔于保护层中。P型掺杂层置于源极贯穿孔与盲孔之间，盲孔置于P型掺杂层与漏极贯穿孔之间。置于盲孔下的一部分的保护层具有第二厚度，小于第一厚度。分别形成源极、场板与漏极于源极贯穿孔、盲孔与漏极贯穿孔中。
[0014]在一或多个实施方式中，P型掺杂层的材质为掺有P型掺杂物的氮化镓或掺有P型掺杂物的氮化镓铝。
[0015]在一或多个实施方式中，形成盲孔包含形成阶梯于盲孔面向有源层的一侧。
[0016]本发明的再一方式提供一种半导体装置的制造方法，包含提供基板。形成有源层于基板上。形成P型掺杂层于有源层上。P型掺杂层具有第一厚度。形成栅极于P型掺杂层上。形成第一保护层以覆盖栅极与有源层。形成场板的场分散部于第一保护层上。置于场分散部与有源层之间的一部分的第一保护层具有第二厚度，小于第一厚度。形成第二保护层以覆盖场分散部与第一保护层。形成源极贯穿孔与漏极贯穿孔于第二保护层中，且形成源极贯穿孔与漏极贯穿孔于第一保护层中。第一保护层的源极贯穿孔与第二保护层的源极贯穿孔一并暴露一部分的有源层，且第一保护层的漏极贯穿孔与第二保护层的漏极贯穿孔一并暴露另一部分的有源层。P型掺杂层置于源极贯穿孔与场分散部之间，场分散部置于P型掺杂层与漏极贯穿孔之间。形成源极于源极贯穿孔中。形成漏极于漏极贯穿孔中。形成场板的延伸部于第二保护层上以电性连接源极。形成场板的导电元件以将场分散部电性连接至延伸部。
[0017]在一或多个实施方式中，P型掺杂层的材质为掺有P型掺杂物的氮化镓或掺有P型掺杂物的氮化镓铝。
[0018]在一或多个实施方式中，制造方法还包含形成连接贯穿孔于第二保护层中，以暴露出场分散部。导电元件形成于连接贯穿孔中。
[0019]在一或多个实施方式中，制造方法还包含形成绝缘层以覆盖场分散部与第一保护层。形成场板的中间层部于绝缘层上与场分散部上方。第二保护层更覆盖绝缘层与中间层部。形成源极贯穿孔与漏极贯穿孔于绝缘层中。源极形成于源极贯穿孔中，且漏极形成于漏极贯穿孔中。
[0020]在上述的实施方式中，因场分散部置于栅极与漏极之间，且第二厚度小于第一厚度，亦即，场分散部低于栅极。因此当此装置被施于高源极-漏极电压时，一部分的电场可有效地被移至场分散部，使得栅极靠近漏极边缘的电场增加幅度可被减弱。
【附图说明】
[0021]图1A至图1F为本发明第一实施方式的半导体装置于不同阶段的制造流程剖面图。
[0022]图2A与图2B为本发明第二实施方式的半导体装置于不同阶段的制造流程剖面图。
[0023]图3A至图3F为本发明第三实施方式的半导体装置于不同阶段的制造流程剖面图。
[0024]图4A与图4B为本发明第四实施方式的半导体装置于不同阶段的制造流程剖面图。
[0025]图5A与图f5D为本发明第五实施方式的半导体装置于不同阶段的制造流程剖面图。
[0026]【符号说明】
[0027]100:基板350:源极
[0028]200:缓冲层360:漏极
[0029]310:有源层370:场板
[0030]312:通道层372:场分散部
[0031]314:阻障层375:中间层部
[0032]320:P型掺杂层376、378:导电元件
[0033]330:栅极380:第二保护层
[0034]340:保护层、第一保护层386:连接贯穿孔
[0035]342、382、412:源极贯穿孔410:绝缘层
[0036]344、384、414:漏极贯穿孔S:阶梯
[0037]346、346’:盲孔T1:第一厚度
[0038]374:延伸部T2:第二厚度
【具体实施方式】
[0039]以下将以附图公开本发明的多个实施方式，为明确说明起见，许多实务上的细节将在以下叙述中一并说明。然而，应了解到，这些实务上的细节不应用以限制本发明。也就是说，在本发明部分实施方式中，这些实务上的细节是非必要的。此外，为简化附图起见，一些习知惯用的结构与元件在附图中将以简单示意的方式绘示之。
[0040]图1A至图1F为本发明第一实施方式的半导体装置于不同阶段的制造流程剖面图。如图1A所示，首先提供一基板100。接着，一缓冲层200可选择性地形成于基板100上。在本实施方式中，基板100的材质可为蓝宝石(Sapphire)、娃(Si)或碳化娃(SiC)，而缓冲层200的材质可为氮化铝(A1N)或其他合适的材质。接着，一有源层310可形成于基板100上或上方。举例而言，在图1A中，有源层310形成于基板100上方且形成于缓冲层200 上。
[0041]在一或多个实施方式中，有源层310包含一通道层312与一阻障层314。通道层312形成于基板100上方且形成于缓冲层200上，而接着阻障层314形成于通道层312上。形成有源层310的方法可为金属有机化学气相沉积(metal organic chemical vapordeposit1n, MOCVD)法，通道层312的材质可为氮化镓(GaN)，而阻障层314的材质可为氮化镓铝(AlGaN)。
[0042]接着请一并参照图1B与图1C。如图1B所示，一未图案化的P型掺杂层320可形成于有源层310上。如图1C所示，一栅极330可形成于一图案化的P型掺杂层320上，且图1C的图案化的P型掺杂层320可以蚀刻方法形成。举例而言，可形成一金属层以覆盖图案化的P型掺杂层320。接着，金属层可被图案化以形成栅极330。在本实施方式中，P型掺杂层320具有第一厚度T1，其为大约100纳米，且P型掺杂层320的材质可为掺有P型掺杂物的氮化镓或掺有P型掺杂物的氮化镓错。金属层可利用电子束蒸镀机(e-beam evaporator)以沉积，且图案化金属层的方法可为微影与蚀刻(lithography and etching)法。
[0043]请参照图1D。形成一保护层340以覆盖栅极330与有源层310。在本实施方式中，保护层340的材质可为氧化铝(A1203)、氮化铝(A1N)、氮化硅(Si3N4)、二氧化硅(Si02)、二氧化铪(Hf02)或上述的任意组合，而保护层340可通过电浆增强化学气相沉积法而沉积。
[0044]