半导体元件及其制作方法与流程

本发明是关于一种半导体元件，特别是一种具有电极结构的半导体元件及其制作方法。

背景技术：

1、在半导体技术中，iii-v族的化合物半导体，例如氮化镓(gan)，具备低导通电阻和高崩溃电压的材料特性，利用iii-v族的化合物半导体材料制作的高电子迁移率晶体管(high electron mobility transistor,hemt)，可用于形成各种集成电路装置，例如：高功率场效晶体管或高频晶体管。hemt包括彼此堆叠的能隙不同的化合物半导体层，例如高能隙半导体层和低能隙半导体层，而具有异质接面。此能阶不连续的异质接面会使得二维电子气(two dimensional electron gas,2-deg)形成于异质接面的附近，而得以传输hemt中的载子。由于hemt并非使用掺杂区域作为晶体管的载子通道，而是使用2-deg作为晶体管的载子通道，因此相较于现有的金氧半场效晶体管(mosfet)，hemt具有多种吸引人的特性，例如：高电子迁移率及以传输高频信号的能力。

2、对于现有的hemt，电极结构会电连接其下方的半导体层，致使电流会在电极结构和半导体层之间流通。然而，当电流流经电极结构和半导体层时，常会产生功率损耗，而降低了元件的电性表现。

技术实现思路

1、有鉴于此，有必要提出一种改良的半导体元件，以改善现有半导体元件所存在的缺失。

2、根据本发明的一些实施例，提供一种半导体元件，包含半导体叠层、绝缘结构、电极结构及保护层。绝缘结构设置于半导体叠层之上，且包含第一部分。第一部分包含第一开口，且第一开口暴露出绝缘结构的内侧壁。保护层设置于内侧壁与电极结构之间，且包含第二开口。其中，电极结构包含金属材料。电极结构设置于第一开口中且接触保护层，并经由第二开口电性连接半导体叠层。绝缘结构包含第一材料，保护层包含第二材料，第二材料与金属材料之间的反应温度高于第一材料与金属材料之间的反应温度。

3、根据本发明的一些实施例，提供一种制作半导体元件的方法，包含下述步骤。提供半导体叠层。接着，设置第一绝缘层于半导体叠层之上，其中第一绝缘层包含第一开口，且第一开口暴露出绝缘结构的内侧壁。填入保护层于第一开口内，并覆盖住内侧壁。后续蚀刻保护层，以去除位于第一开口内的部分保护层，以形成一第二开口。继以设置电极结构，以使保护层夹设于电极结构与内侧壁之间。之后施行热处理制程。其中第一绝缘层包含第一材料，保护层包含第二材料，电极结构包含金属材料，其中第一材料与金属材料之间具有第一反应温度，第二材料与金属材料之间具有第二反应温度，第二反应温度大于第一反应温度，热处理的温度高于第一反应温度且低于第二反应温度。

4、为了对本发明的上述及其他方面有更佳的了解，下文特举实施例，并配合所附图式详细说明如下。

技术特征：

1.一种半导体元件，其特征在于，包含：

2.如权利要求1所述的半导体元件，其特征在于，该电极结构填满该第二开口。

3.如权利要求1所述的半导体元件，其特征在于，该保护层的一部分位于该第一开口之外，且位于该绝缘结构的该第一部分的一上表面上。

4.如权利要求3所述的半导体元件，其特征在于，该保护层的该部分介于该上表面与该电极结构之间。

5.如权利要求4所述的半导体元件，其特征在于，该电极结构通过该保护层与该绝缘结构的该第一部分彼此完全分离不接触。

6.如权利要求1所述的半导体元件，其特征在于，该保护层顺向性覆盖住该第一部分的一顶面及该内侧壁。

7.如权利要求1所述的半导体元件，其特征在于，该第一材料包含一氧化物材料。

8.如权利要求7所述的半导体元件，其特征在于，该氧化物材料包含氧化硅或氮氧化硅。

9.如权利要求1所述的半导体元件，其特征在于，该第二材料包含一氮化物材料。

10.如权利要求9所述的半导体元件，其特征在于，该氮化物材料包含氮化钛、氮化钒、氮化锆及/或氮化钽。

11.如权利要求1所述的半导体元件，其特征在于，该绝缘结构还包含一第二部分，该第二部分覆盖该第一部分、该电极结构及该保护层。

12.如权利要求11所述的半导体元件，其特征在于，还包含一导电层，设置于该电极结构的一侧，其中该导电层的一末端覆盖该绝缘结构的该第一部分及该第二部分。

13.如权利要求12所述的半导体元件，其特征在于，该导电层的一部分贯穿该第二部分。

14.如权利要求1所述的半导体元件，其特征在于，该绝缘结构的该第一部分还包含：

15.如权利要求1所述的半导体元件，其特征在于，还包含一盖层，设置于该绝缘结构及该半导体叠层之间，其中该第二开口暴露出该盖层。

16.如权利要求15所述的半导体元件，其特征在于，该盖层包含一凹陷部，该第二开口暴露该凹陷部，且与该凹陷部重叠。

17.如权利要求11所述的半导体元件，其特征在于，该盖层还包含一延伸部，设置于该凹陷部的周边，其中该延伸部的电阻率高于该凹陷部的电阻率，且该延伸部及该凹陷部的组成部分相同。

18.如权利要求1所述的半导体元件，其特征在于，该电极结构包含源极电极或汲极电极。

19.如权利要求1所述的半导体元件，其特征在于，该电极结构与该半导体叠层之间展现欧姆接触。

20.一种半导体元件的制作方法，其特征在于，包含：

21.如权利要求20所述的半导体元件的制作方法，其特征在于，该第一绝缘层的厚度大于该保护层的厚度。

22.如权利要求20所述的半导体元件的制作方法，其特征在于，设置该电极结构的步骤包含：

23.如权利要求20所述的半导体元件的制作方法，其特征在于，该第二开口暴露该半导体叠层的一部分，该电极结构位于该第二开口，且在施行该热处理制程后，该电极结构与该半导体叠层之间展现出欧姆接触。

24.如权利要求20所述的半导体元件的制作方法，其特征在于，在施行该热处理制程之后，还包含：

25.如权利要求20所述的半导体元件的制作方法，其特征在于：

技术总结
本发明公开一种半导体元件及其制作方法，其中半导体元件包含半导体叠层、绝缘结构、电极结构及保护层。绝缘结构设置于半导体叠层之上，且包含第一部分。第一部分包含第一开口，且第一开口暴露出绝缘结构的内侧壁。保护层设置于内侧壁与电极结构之间，且包含第二开口。其中，电极结构包含属材料。电极结构设置于第一开口中且接触保护层，并经由第二开口电性连接半导体叠层。绝缘结构包含第一材料，保护层包含第二材料，第二材料与金属材料之间的反应温度高于第一材料与金属材料之间的反应温度。

技术研发人员：陈志濠,沈依如
受保护的技术使用者：嘉和半导体股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15