【技术实现步骤摘要】
本专利技术有关于一种高电子移动率晶体管的半导体结构，特别是有关于一种具有堆迭的萧特基金属层以及栅极绝缘层的高电子移动率晶体管的半导体结构。
技术介绍
1、场效晶体管在半导体制造技术下是构成积体电路的基本元件，目前场效晶体管(field effect transistor,fet)一般是以金氧半导体(metal-oxide-semiconductor，mos)的结构为基础。金氧半导体场效晶体管(mosfet)有其不可忽略的特征，但是以氮化镓(gan)为基础的场效晶体管也被提出，并且可预期逐渐取代金氧半导体的场效晶体管。
2、在氮化镓(gan)技术被提出及研发数年后的现今，已有具体的晶体管结构被提出，仍在积极研发中。例如氮化镓高电子迁移率晶体管，其可以利用algan与gan之间在其接面的能带特性产生称为“二维电子气(two-dimensional electron gas)”的现象，提供良好的通道层。二维电子气的导电性大，而且氮化镓的高能隙特性则可以提升晶体管的崩溃电压。
3、随着应用的需要，空乏型高电子迁移率晶体管也相继提出，常见的架构包括栅极金属层与algan进行萧特基接触的一般空乏型高电子迁移率晶体管以及栅极金属层与algan之间具有金属层、绝缘层以及半导体堆叠的金属-绝缘层-半导体(metal-insulator-semiconductor，mis)高电子迁移率晶体管。在效能上，金属-绝缘层-半导体高电子迁移率晶体管较一般空乏型高电子迁移率晶体管具有更低的漏电流，然而一般空乏型高电子迁移率晶体管较金属
技术实现思路
1、本专利技术提出一种空乏型高电子迁移率晶体管的半导体结构，通过在与氮化物半导体层萧特基接触的第一金属层之上形成栅极氧化层，而大幅降低一般空乏型高电子迁移率晶体管的漏电流。此外，由于第一金属层与氮化物半导体层萧特基接触，使得第一金属层不易捕捉电子，进而降低半导体结构的临限电压的温度系数。本专利技术更提出一种空乏型高电子迁移率晶体管的半导体结构，于第一金属层以及氮化物半导体层之间更形成穿隧绝缘层，用以排除第一金属层所捕捉到的电子，以进一步降低半导体结构的临限电压的温度系数。换句话说，本专利技术所提出的空乏型高电子迁移率晶体管的半导体结构能够同时保有一般空乏型高电子迁移率晶体管以及金属-绝缘层-半导体高电子迁移率晶体管的优点。
2、有鉴于此，本专利技术提出一种半导体结构，包括一基板、一第一氮化物半导体层、一第二氮化物半导体层、一栅极结构、一源极区域以及一漏极区域。上述第一氮化物半导体层设置于上述基板之上。上述第二氮化物半导体层设置于上述第一氮化物半导体层之上，其中一载子通道形成于该第一氮化物半导体层与该第二氮化物半导体层之间的一界面上。上述栅极结构设置于上述第二氮化物半导体层之上。上述栅极结构包括一第一金属层、一栅极氧化层、一第二金属层以及一第三金属层。上述第一金属层与上述第二氮化物半导体层形成一萧特基接触，上述栅极氧化层，设置于上述第一金属层之上。上述第二金属层设置于上述栅极氧化层之上。上述场板设置于上述第二金属层之上。上述第三金属层设置于上述场板之上且形成一栅极电极。上述源极区域以及上述漏极区域设置于上述第二氮化物半导体层之上且位于上述栅极结构的相对两侧，其中上述载子通道延伸于上述源极区域以及上述漏极区域之间。
3、根据本专利技术的一实施例，上述栅极氧化层形成一第一电容，上述第一金属层以及上述第二氮化物半导体层的介面形成一第二电容，上述第二氮化物半导体层形成一第三电容。上述第一电容、上述第二电容以及上述第三电容依序串接于上述栅极电极以及上述载子通道之间。
4、根据本专利技术的一实施例，上述栅极氧化层形成于一温度中，其中上述温度不大于摄氏400度。
5、根据本专利技术的一实施例，半导体结构更包括一绝缘层。上述绝缘层设置于上述第二氮化物半导体层之上，其中上述第一金属层穿过上述绝缘层而与上述第二氮化物半导体层形成上述萧特基接触。
6、根据本专利技术的一实施例，上述绝缘层由氮化物所组成。
7、根据本专利技术的一实施例，上述源极区域以及上述漏极区域更包括一第四金属层、一第五金属层、一第六金属层以及一第七金属层。上述第四金属层设置于上述绝缘层之上，且穿过上述绝缘层与上述第二氮化物半导体层形成一欧姆接触。上述第五金属层设置于上述第四金属层之上且与上述第四金属层接触，用以形成一源极电极。上述第六金属层设置于上述绝缘层之上，且穿过上述绝缘层与上述第二氮化物半导体层形成另一欧姆接触。上述第七金属层设置于上述第六金属层之上且与上述第六金属层接触，用以形成一漏极电极。
8、根据本专利技术的一实施例，半导体结构更包括一穿隧绝缘层。上述穿隧绝缘层设置于上述第二金属层以及上述第二氮化物半导体之间。
9、根据本专利技术的一实施例，上述穿隧绝缘层的材料包括氧化铝、氮化硅、二氧化硅、氧化铪硅以及氧化铪其中之一。
10、根据本专利技术的一实施例，上述穿隧绝缘层的厚度小于5纳米。
11、根据本专利技术的一实施例，上述栅极氧化层形成一第一电容，上述第一金属层以及上述穿隧绝缘层形成一第四电容，上述第二氮化物半导体层形成一第三电容。上述第一电容、上述第四电容以及上述第三电容依序串接于上述栅极电极以及上述载子通道之间。
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1.一种半导体结构，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，上述栅极氧化层形成一第一电容，上述第一金属层以及上述第二氮化物半导体层的介面形成一第二电容，上述第二氮化物半导体层形成一第三电容，其中上述第一电容、上述第二电容以及上述第三电容依序串接于上述栅极电极以及上述载子通道之间。
3.如权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，上述栅极氧化层形成于一温度中，其中上述温度不大于摄氏400度。
4.如权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，更包括：
5.如权利要求4所述的半导体结构，其特征在于，上述绝缘层由氮化物所组成。
6.如权利要求4所述的半导体结构，其特征在于，上述源极区域以及上述漏极区域更包括：
7.如权利要求4所述的半导体结构，其特征在于，更包括：
8.如权利要求7所述的半导体结构，其特征在于，上述穿隧绝缘层的材料包括氧化铝、氮化硅、二氧化硅、氧化铪硅以及氧化铪其中之一。
9.如权利要求7所述的半导体结构，其特征在于，上述穿隧绝缘层的厚度小于5纳米。>
10.如权利要求7所述的半导体结构，其特征在于，上述栅极氧化层形成一第一电容，上述第一金属层以及上述穿隧绝缘层形成一第四电容，上述第二氮化物半导体层形成一第三电容，其中上述第一电容、上述第四电容以及上述第三电容依序串接于上述栅极电极以及上述载子通道之间。
...【技术特征摘要】
1.一种半导体结构，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，上述栅极氧化层形成一第一电容，上述第一金属层以及上述第二氮化物半导体层的介面形成一第二电容，上述第二氮化物半导体层形成一第三电容，其中上述第一电容、上述第二电容以及上述第三电容依序串接于上述栅极电极以及上述载子通道之间。
3.如权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，上述栅极氧化层形成于一温度中，其中上述温度不大于摄氏400度。
4.如权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，更包括：
5.如权利要求4所述的半导体结构，其特征在于，上述绝缘层由氮化物所组成。
6.如权利要求4所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：温文莹，
申请(专利权)人：新唐科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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