本發(fā)明涉及一種化合物半導(dǎo)體元件的柵極金屬改良結(jié)構(gòu)，尤其涉及一種具有兩層不同材料的擴(kuò)散阻礙層構(gòu)成的柵極金屬改良結(jié)構(gòu)的化合物半導(dǎo)體元件。
背景技術(shù)：
請(qǐng)參閱圖2a，其為現(xiàn)有技術(shù)的氮化鋁鎵/氮化鎵高電子遷移率場(chǎng)效晶體管2(algan/ganhemt：algan/ganhighelectronmobilitytransistor)的剖面示意圖。其結(jié)構(gòu)包括基板20、氮化鎵層210、氮化鋁鎵層211、柵極電極22、漏極電極23、源極電極24以及絕緣層25。其中構(gòu)成基板20的材料通常為碳化硅(sic)。氮化鎵層210形成于基板20之上；氮化鋁鎵層211形成于氮化鎵層210之上。絕緣層25形成于氮化鋁鎵層211之上，構(gòu)成絕緣層25的材料通常為氮化硅(sin)，絕緣層25具有柵極凹槽，柵極凹槽的四周為絕緣層25，柵極凹槽的底部為氮化鋁鎵層211；柵極電極22形成于柵極凹槽的四周、柵極凹槽的底部以及絕緣層25之上，且柵極電極22于柵極凹槽的底部與氮化鋁鎵層211形成肖特基接觸；漏極電極23以及源極電極24分別形成在柵極電極22的兩側(cè)的氮化鋁鎵層211之上，漏極電極23以及源極電極24分別與氮化鋁鎵層211形成歐姆接觸。請(qǐng)同時(shí)參閱圖2b，其為圖2a的現(xiàn)有技術(shù)的氮化鋁鎵/氮化鎵高電子遷移率場(chǎng)效晶體管的一具體實(shí)施例的柵極電極結(jié)構(gòu)的局部放大剖面示意圖。其中柵極電極22包括接觸層220、擴(kuò)散阻礙層221以及傳導(dǎo)層222。接觸層220形成于柵極凹槽的四周、柵極凹槽的底部以及絕緣層25之上，且接觸層220于柵極凹槽的底部與氮化鋁鎵層211形成肖特基接觸，在此實(shí)施例中，構(gòu)成接觸層220的材料為鎳(ni)；擴(kuò)散阻礙層221形成于接觸層220之上，構(gòu)成擴(kuò)散阻礙層221的材料為鉑(pt)；傳導(dǎo)層222形成于擴(kuò)散阻礙層221之上，構(gòu)成傳導(dǎo)層222的材料為金(au)。
由于可靠度的要求，氮化鋁鎵/氮化鎵高電子遷移率場(chǎng)效晶體管元件必須要能在高溫(300℃)之下通過(guò)長(zhǎng)達(dá)六小時(shí)的可靠度試驗(yàn)以及110℃五百小時(shí)的可靠度試驗(yàn)。然而圖2a(具有如圖2b的鎳、鉑、金三層的柵極金屬結(jié)構(gòu))的現(xiàn)有技術(shù)的氮化鋁鎵/氮化鎵高電子遷移率場(chǎng)效晶體管經(jīng)過(guò)300℃六小時(shí)的可靠度試驗(yàn)后，總是有部分的元件無(wú)法通過(guò)可靠度試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)。發(fā)明人將無(wú)法通過(guò)可靠度試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)的元件進(jìn)行分析。請(qǐng)同時(shí)參閱圖2c～圖2f，其中圖2c為現(xiàn)有技術(shù)的氮化鋁鎵/氮化鎵高電子遷移率場(chǎng)效晶體管的一具體實(shí)施例經(jīng)300℃六小時(shí)的可靠度試驗(yàn)后的掃瞄式電子顯微鏡成像圖；圖2d～圖2f分別為圖2c的局部放大圖。當(dāng)元件經(jīng)300℃六小時(shí)的可靠度試驗(yàn)后，柵極金屬結(jié)構(gòu)出現(xiàn)了一些空洞缺陷(voiddefect)。請(qǐng)先看圖2f，鎳(接觸層220)在柵極凹槽的四周出現(xiàn)了一些空洞缺陷。而在圖2d以及圖2e中，鎳(接觸層220)不僅在柵極凹槽的四周出現(xiàn)了一些空洞缺陷，在柵極凹槽的底部以及氮化硅(絕緣層25)之上也都出現(xiàn)了一些空洞缺陷。如此一來(lái)，將導(dǎo)致鎳(接觸層220)與氮化鋁鎵的結(jié)合強(qiáng)度變差，對(duì)氮化鋁鎵/氮化鎵高電子遷移率場(chǎng)效晶體管元件的可靠度產(chǎn)生不利的影響，元件的許多特性也將因而產(chǎn)生不良的變化。
請(qǐng)同時(shí)參閱圖2g，其為圖2a的現(xiàn)有技術(shù)的氮化鋁鎵/氮化鎵高電子遷移率場(chǎng)效晶體管的另一具體實(shí)施例的柵極電極結(jié)構(gòu)的局部放大剖面示意圖。其柵極電極結(jié)構(gòu)與圖2b所示的實(shí)施例大致相同，其中構(gòu)成擴(kuò)散阻礙層221的材料為鈀(pd)。如此形成了由鎳、鈀、金所構(gòu)成的柵極電極結(jié)構(gòu)。同樣地，圖2a(具有如圖2g的鎳、鈀、金三層的柵極金屬結(jié)構(gòu))的現(xiàn)有技術(shù)的氮化鋁鎵/氮化鎵高電子遷移率場(chǎng)效晶體管經(jīng)過(guò)300℃六小時(shí)的可靠度試驗(yàn)后，總是有部分的元件無(wú)法通過(guò)可靠度試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)。發(fā)明人對(duì)元件的柵極電極結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析。請(qǐng)同時(shí)參閱圖2h～圖2k，其中圖2h為現(xiàn)有技術(shù)的氮化鋁鎵/氮化鎵高電子遷移率場(chǎng)效晶體管的另一具體實(shí)施例經(jīng)300℃五分鐘的可靠度試驗(yàn)后的掃瞄式電子顯微鏡成像圖；圖2i～圖2k分別為圖2h的局部放大圖。當(dāng)經(jīng)300℃五分鐘的可靠度試驗(yàn)后，柵極金屬結(jié)構(gòu)就出現(xiàn)了一些變化，金在部分區(qū)域已經(jīng)開始穿透至鈀(擴(kuò)散阻礙層221)。請(qǐng)同時(shí)參閱圖2l～圖2o，其中圖2l為現(xiàn)有技術(shù)的氮化鋁鎵/氮化鎵高電子遷移率場(chǎng)效晶體管的另一具體實(shí)施例經(jīng)300℃六小時(shí)的可靠度試驗(yàn)后的掃瞄式電子顯微鏡成像圖；圖2m～圖2o分別為圖2l的局部放大圖。當(dāng)經(jīng)300℃六小時(shí)的可靠度試驗(yàn)后，柵極金屬結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了極大的變化。金不僅已經(jīng)穿透過(guò)鈀(擴(kuò)散阻礙層221)，進(jìn)而穿透至鎳(接觸層220)。如此一來(lái)，也會(huì)對(duì)氮化鋁鎵/氮化鎵高電子遷移率場(chǎng)效晶體管元件的可靠度產(chǎn)生不利的影響，元件的許多特性也將因而產(chǎn)生不良的變化。
有鑒于此，發(fā)明人開發(fā)出新的設(shè)計(jì)，能夠避免上述的缺點(diǎn)，以兼顧使用彈性與經(jīng)濟(jì)性等考量，因此遂有本發(fā)明的產(chǎn)生。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
由現(xiàn)有技術(shù)使用鉑或鈀兩種金屬來(lái)作為擴(kuò)散阻礙層的材料的可靠度試驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，似乎鉑以及鈀這兩種金屬并不適合拿來(lái)作為擴(kuò)散阻礙層的材料。然而在圖2b的實(shí)施例中，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，其實(shí)觀察金-鉑的二元合金相圖，當(dāng)在300℃(含以下)時(shí)，金、鉑兩金屬層的互熔性極佳，因此，在金、鉑兩金屬層的介面保持了完整性，也因此，金無(wú)法穿過(guò)鉑向下擴(kuò)散。反觀鉑-鎳的二元合金相圖，鉑、鎳兩金屬層在300℃(含以下)時(shí)，鉑、鎳兩者的互熔性不佳，也因而造成了圖2d～圖2f中出現(xiàn)了一些空洞缺陷(voiddefect)的現(xiàn)象。此外，在圖2g的實(shí)施例中，在金-鈀的二元合金相圖，雖然在300℃時(shí)金、鈀兩金屬層的互熔性極佳，然而在約室溫左右至100℃左右的溫度范圍內(nèi)，金、鈀兩金屬層的互熔性不佳，也因此當(dāng)從室溫加熱至300℃時(shí)，會(huì)經(jīng)過(guò)金、鈀兩金屬層的互熔性不佳的溫度范圍(約室溫左右至100℃左右的溫度范圍)，使得當(dāng)元件在300℃五分鐘的可靠度試驗(yàn)后，產(chǎn)生了如圖2h～圖2k中，金已經(jīng)開始穿透至鈀的變化；而后持續(xù)300℃六小時(shí)的可靠度試驗(yàn)后，即如圖2l～圖2o所示，金已經(jīng)穿透過(guò)鈀，進(jìn)而穿透至鎳。
為解決前述問(wèn)題，使元件經(jīng)可靠度試驗(yàn)之后元件的特性依舊能保持良好穩(wěn)定，以達(dá)到增強(qiáng)化合物半導(dǎo)體元件的可靠度的功效，并符合可靠度試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)，本發(fā)明提供一種化合物半導(dǎo)體元件的柵極金屬改良結(jié)構(gòu)，包括：化合物半導(dǎo)體基板；肖特基能障層，形成于該化合物半導(dǎo)體基板之上；絕緣層，形成于該肖特基能障層之上，該絕緣層具有柵極凹槽，其中柵極凹槽的四周為絕緣層，該柵極凹槽的底部為該肖特基能障層；以及柵極金屬，包括接觸層、第一擴(kuò)散阻礙層、第二擴(kuò)散阻礙層以及傳導(dǎo)層，其中該接觸層形成于該柵極凹槽的四周、該柵極凹槽的底部以及絕緣層之上，且該接觸層于該柵極凹槽的底部與該肖特基能障層相接觸，該第一擴(kuò)散阻礙層形成于該接觸層之上，該第二擴(kuò)散阻礙層形成于該第一擴(kuò)散阻礙層之上，該傳導(dǎo)層形成于該第二擴(kuò)散阻礙層之上，藉此增強(qiáng)化合物半導(dǎo)體元件的可靠度。
于一實(shí)施例中，前述的化合物半導(dǎo)體元件的柵極金屬改良結(jié)構(gòu)，其中構(gòu)成該第二擴(kuò)散阻礙層的材料為鉑。
于一實(shí)施例中，前述的化合物半導(dǎo)體元件的柵極金屬改良結(jié)構(gòu)，其中構(gòu)成該第二擴(kuò)散阻礙層的材料包括選自以下群組的至少一個(gè)：銠、鉭、鉿、鋯以及鈮。相似地，以銠、鉭、鉿、鋯或鈮來(lái)取代鉑作為該第二擴(kuò)散阻礙層的材料，也可發(fā)揮相同的功效。
于一實(shí)施例中，前述的化合物半導(dǎo)體元件的柵極金屬改良結(jié)構(gòu)，其中該第二擴(kuò)散阻礙層的材料為非氧化態(tài)。
于一實(shí)施例中，前述的化合物半導(dǎo)體元件的柵極金屬改良結(jié)構(gòu)，其中該第二擴(kuò)散阻礙層的厚度大于或等于
于一實(shí)施例中，前述的化合物半導(dǎo)體元件的柵極金屬改良結(jié)構(gòu)，其中構(gòu)成該第一擴(kuò)散阻礙層的材料為鈀。
于一實(shí)施例中，前述的化合物半導(dǎo)體元件的柵極金屬改良結(jié)構(gòu)，其中該第一擴(kuò)散阻礙層的厚度大于或等于
于一實(shí)施例中，前述的化合物半導(dǎo)體元件的柵極金屬改良結(jié)構(gòu)，其中構(gòu)成該接觸層的材料為鎳。
于一實(shí)施例中，前述的化合物半導(dǎo)體元件的柵極金屬改良結(jié)構(gòu)，其中該接觸層的厚度大于或等于
于一實(shí)施例中，前述的化合物半導(dǎo)體元件的柵極金屬改良結(jié)構(gòu)，其中構(gòu)成該傳導(dǎo)層的材料為金。
于一實(shí)施例中，前述的化合物半導(dǎo)體元件的柵極金屬改良結(jié)構(gòu)，其中該傳導(dǎo)層的厚度大于或等于
于一實(shí)施例中，前述的化合物半導(dǎo)體元件的柵極金屬改良結(jié)構(gòu)，其中構(gòu)成該絕緣層的材料為氮化硅。
于一實(shí)施例中，前述的化合物半導(dǎo)體元件的柵極金屬改良結(jié)構(gòu)，其中構(gòu)成該基板的材料包括選自以下群組的一個(gè)：砷化鎵、藍(lán)寶石、磷化銦、磷化鎵、碳化硅以及氮化鎵。
于一實(shí)施例中，前述的化合物半導(dǎo)體元件的柵極金屬改良結(jié)構(gòu)，其還包括保護(hù)層，形成于該柵極金屬的該傳導(dǎo)層之上。
于一實(shí)施例中，前述的化合物半導(dǎo)體元件的柵極金屬改良結(jié)構(gòu)，其中構(gòu)成該保護(hù)層的材料為鈦。
于一實(shí)施例中，前述的化合物半導(dǎo)體元件的柵極金屬改良結(jié)構(gòu)，其中該肖特基能障層包括氮化鎵次層以及氮化鋁鎵次層，該氮化鎵次層形成于化合物半導(dǎo)體基板之上，該氮化鋁鎵次層形成于該氮化鎵次層之上。
于一實(shí)施例中，前述的化合物半導(dǎo)體元件的柵極金屬改良結(jié)構(gòu)，其中構(gòu)成該接觸層的材料為鎳；構(gòu)成該第一擴(kuò)散阻礙層的材料為鈀；構(gòu)成該第二擴(kuò)散阻礙層的材料包括選自以下群組的至少一個(gè)：鉑、銠、鉭、鉿、鋯以及鈮；構(gòu)成該傳導(dǎo)層的材料為金。
為進(jìn)一步了解本發(fā)明，以下舉較佳的實(shí)施例，配合附圖、圖號(hào)，將本發(fā)明的具體構(gòu)成內(nèi)容及其所達(dá)成的功效詳細(xì)說(shuō)明如下。
附圖說(shuō)明
圖1a為本發(fā)明一種化合物半導(dǎo)體元件的柵極金屬改良結(jié)構(gòu)的一具體實(shí)施例的剖面示意圖；
圖1b為本發(fā)明一種化合物半導(dǎo)體元件的柵極金屬改良結(jié)構(gòu)的一具體實(shí)施例的柵極電極結(jié)構(gòu)局部放大剖面示意圖；
圖1c為本發(fā)明一種化合物半導(dǎo)體元件的柵極金屬改良結(jié)構(gòu)的另一具體實(shí)施例的柵極電極結(jié)構(gòu)局部放大剖面示意圖；
圖1d為本發(fā)明一種化合物半導(dǎo)體元件的柵極金屬改良結(jié)構(gòu)經(jīng)300℃六小時(shí)的可靠度試驗(yàn)后的掃瞄式電子顯微鏡成像圖；
圖1e～圖1g分別為圖1d的局部放大圖；
圖1h為本發(fā)明一種化合物半導(dǎo)體元件的柵極金屬改良結(jié)構(gòu)經(jīng)110℃五百小時(shí)的可靠度試驗(yàn)后的歸一化漏極飽和電流的量測(cè)結(jié)果；
圖1i為本發(fā)明一種化合物半導(dǎo)體元件的柵極金屬改良結(jié)構(gòu)經(jīng)110℃五百小時(shí)的可靠度試驗(yàn)后的歸一化臨偏壓極限電壓的量測(cè)結(jié)果；
圖1j為本發(fā)明一種化合物半導(dǎo)體元件的柵極金屬改良結(jié)構(gòu)經(jīng)110℃五百小時(shí)的可靠度試驗(yàn)后的歸一化導(dǎo)通電阻的量測(cè)結(jié)果；
圖2a為現(xiàn)有技術(shù)的氮化鋁鎵/氮化鎵高電子遷移率場(chǎng)效晶體管的剖面示意圖；
圖2b為圖2a的現(xiàn)有技術(shù)的氮化鋁鎵/氮化鎵高電子遷移率場(chǎng)效晶體管的一具體實(shí)施例的柵極電極結(jié)構(gòu)的局部放大剖面示意圖；
圖2c為現(xiàn)有技術(shù)的氮化鋁鎵/氮化鎵高電子遷移率場(chǎng)效晶體管的一具體實(shí)施例經(jīng)300℃六小時(shí)的可靠度試驗(yàn)后的掃瞄式電子顯微鏡成像圖；
圖2d～圖2f分別為圖2c的局部放大圖；
圖2g為圖2a的現(xiàn)有技術(shù)的氮化鋁鎵/氮化鎵高電子遷移率場(chǎng)效晶體管的另一具體實(shí)施例的柵極電極結(jié)構(gòu)的局部放大剖面示意圖；
圖2h為現(xiàn)有技術(shù)的氮化鋁鎵/氮化鎵高電子遷移率場(chǎng)效晶體管的另一具體實(shí)施例經(jīng)300℃五分鐘的可靠度試驗(yàn)后的掃瞄式電子顯微鏡成像圖；
圖2i～圖2k分別為圖2h的局部放大圖；
圖2l為現(xiàn)有技術(shù)的氮化鋁鎵/氮化鎵高電子遷移率場(chǎng)效晶體管的另一具體實(shí)施例經(jīng)300℃六小時(shí)的可靠度試驗(yàn)后的掃瞄式電子顯微鏡成像圖；
圖2m～圖2o分別為圖2l的局部放大圖。
附圖標(biāo)記說(shuō)明：
1：化合物半導(dǎo)體元件的柵極金屬改良結(jié)構(gòu)；
10：化合物半導(dǎo)體基板；
11：肖特基能障層；
110：氮化鎵次層；
111：氮化鋁鎵次層；
12：柵極金屬；
120：接觸層；
121：第一擴(kuò)散阻礙層；
122：第二擴(kuò)散阻礙層；
123：傳導(dǎo)層；
124：保護(hù)層；
13：漏極電極；
14：源極電極；
15：絕緣層；
2：氮化鋁鎵/氮化鎵高電子遷移率場(chǎng)效晶體管；
20：基板；
210：氮化鎵層；
211：氮化鋁鎵層；
22：柵極電極；
220：接觸層；
221：擴(kuò)散阻礙層；
222：傳導(dǎo)層；
23：漏極電極；
24：源極電極；
25：絕緣層。
具體實(shí)施方式
請(qǐng)參閱圖1a，其為本發(fā)明一種化合物半導(dǎo)體元件的柵極金屬改良結(jié)構(gòu)1的一具體實(shí)施例的剖面示意圖。其結(jié)構(gòu)包括化合物半導(dǎo)體基板10、肖特基能障層11、柵極金屬12、漏極電極13、源極電極14以及絕緣層15。其中構(gòu)成化合物半導(dǎo)體基板10的材料通常為碳化硅(sic)、砷化鎵(gaas)、藍(lán)寶石(sapphire)、磷化銦(inp)、磷化鎵(gap)以及氮化鎵(gan)。在此實(shí)施例中，肖特基能障層11由氮化鎵(gan)次層110以及氮化鋁鎵(algan)次層111所構(gòu)成。氮化鎵次層110形成于化合物半導(dǎo)體基板10之上；氮化鋁鎵次層111形成于氮化鎵次層110之上。絕緣層15形成于氮化鋁鎵次層111之上，構(gòu)成絕緣層15的材料通常為氮化硅(sin)。絕緣層15具有柵極凹槽，柵極凹槽的四周為絕緣層15，柵極凹槽的底部為氮化鋁鎵次層111。柵極金屬12形成于柵極凹槽的四周、柵極凹槽的底部以及絕緣層15之上，且柵極金屬12于柵極凹槽的底部與氮化鋁鎵次層111形成肖特基接觸。漏極電極13以及源極電極14分別形成在柵極金屬12的兩側(cè)的氮化鋁鎵次層111之上，漏極電極13以及源極電極14分別與氮化鋁鎵次層111形成歐姆接觸。請(qǐng)同時(shí)參閱圖1b，為本發(fā)明一種化合物半導(dǎo)體元件的柵極金屬改良結(jié)構(gòu)的一具體實(shí)施例的柵極電極結(jié)構(gòu)局部放大剖面示意圖。本發(fā)明的柵極金屬12由接觸層120、第一擴(kuò)散阻礙層121、第二擴(kuò)散阻礙層122以及傳導(dǎo)層123所構(gòu)成。其中接觸層120形成于柵極凹槽的四周、柵極凹槽的底部以及絕緣層15之上，且接觸層120于柵極凹槽的底部與肖特基能障層11相接觸而形成肖特基接觸。在此實(shí)施例中，接觸層120于柵極凹槽的底部與氮化鋁鎵次層111相接觸而形成肖特基接觸。第一擴(kuò)散阻礙層121形成于接觸層120之上。第二擴(kuò)散阻礙層122形成于第一擴(kuò)散阻礙層121之上。傳導(dǎo)層123形成于第二擴(kuò)散阻礙層122之上。在此實(shí)施例中，構(gòu)成化合物半導(dǎo)體基板10的材料為碳化硅(sic)；構(gòu)成絕緣層15的材料通常為氮化硅(sin)；構(gòu)成接觸層120的材料為鎳(ni)；構(gòu)成第一擴(kuò)散阻礙層121的材料為鈀(pd)；構(gòu)成第二擴(kuò)散阻礙層122的材料為鉑(pt)；構(gòu)成傳導(dǎo)層123的材料為金(au)。如此，形成了由鎳、鈀、鉑、金四層金屬層所構(gòu)成的柵極金屬12。本發(fā)明人進(jìn)而觀察，由鉑-鈀的二元合金相圖，當(dāng)在300℃(含以下)時(shí)，鉑、鈀兩金屬層的互熔性極佳，因此，在300℃(含以下)時(shí)鉑、鈀兩金屬層可以保持介面的完整性。而由鈀-鎳的二元合金相圖，當(dāng)在300℃(含以下)時(shí)，鈀、鎳兩金屬層的互熔性極佳，因此，在300℃(含以下)時(shí)鈀、鎳兩金屬層可以保持介面的完整性。再加上由金-鉑的二元合金相圖，當(dāng)在300℃(含以下)時(shí)，金、鉑兩金屬層的互熔性極佳，因此，在300℃(含以下)時(shí)金、鉑兩金屬層可以保持介面的完整性。因此，當(dāng)柵極金屬12結(jié)構(gòu)具有鎳、鈀、鉑、金四層金屬層的結(jié)構(gòu)，可同時(shí)保持鎳-鈀介面的完整性、鈀-鉑介面的完整性以及鉑-金介面的完整性，使得柵極金屬12結(jié)構(gòu)完整，藉此增強(qiáng)化合物半導(dǎo)體元件的可靠度。
在一實(shí)施例中，接觸層120的厚度大于或等于
在一實(shí)施例中，第一擴(kuò)散阻礙層121的厚度大于或等于
在一實(shí)施例中，第二擴(kuò)散阻礙層122的厚度大于或等于
在一實(shí)施例中，傳導(dǎo)層123的厚度大于或等于
請(qǐng)參閱圖1c，為本發(fā)明一種化合物半導(dǎo)體元件的柵極金屬改良結(jié)構(gòu)的另一具體實(shí)施例的柵極電極結(jié)構(gòu)局部放大剖面示意圖。其柵極金屬12結(jié)構(gòu)與圖1b所示的實(shí)施例大致相同，其中還包括保護(hù)層124，形成于柵極金屬12的傳導(dǎo)層123之上。構(gòu)成保護(hù)層124的材料通常為鈦。
本發(fā)明的一種化合物半導(dǎo)體元件的柵極金屬改良結(jié)構(gòu)，在22個(gè)樣品中全數(shù)通過(guò)300℃六小時(shí)的可靠度試驗(yàn)。發(fā)明人將這些通過(guò)300℃六小時(shí)的可靠度試驗(yàn)的元件進(jìn)行分析。請(qǐng)同時(shí)參閱圖1d～圖1g，其中圖1d為本發(fā)明一種化合物半導(dǎo)體元件的柵極金屬改良結(jié)構(gòu)經(jīng)300℃六小時(shí)的可靠度試驗(yàn)后的掃瞄式電子顯微鏡成像圖；圖1e～圖1g分別為圖1d的局部放大圖。當(dāng)圖1a(具有如圖1b的鎳、鈀、鉑、金四層金屬層的柵極金屬12結(jié)構(gòu))的本發(fā)明的氮化鋁鎵/氮化鎵高電子遷移率場(chǎng)效晶體管通過(guò)300℃六小時(shí)的可靠度試驗(yàn)后，由于在300℃(含以下)時(shí)，鎳、鈀兩金屬的互熔性極佳，鈀、鉑兩金屬的互熔性極佳，鉑、金兩金屬的互熔性也極佳，因此，此實(shí)施例的柵極金屬12，經(jīng)300℃六小時(shí)的可靠度試驗(yàn)后，柵極金屬12依舊能維持完整，大幅增強(qiáng)化合物半導(dǎo)體元件的可靠度。
請(qǐng)同時(shí)參閱圖1h～圖1j，分別為本發(fā)明一種化合物半導(dǎo)體元件的柵極金屬改良結(jié)構(gòu)經(jīng)110℃五百小時(shí)的可靠度試驗(yàn)后的歸一化的漏極飽和電流、臨偏壓極限電壓以及導(dǎo)通電阻的量測(cè)結(jié)果。其中22個(gè)樣品經(jīng)在漏極-源極間施加28伏特的電壓、110℃的溫度下，超過(guò)五百個(gè)小時(shí)的可靠度試驗(yàn)之后，所量測(cè)到的歸一化的漏極飽和電流、臨偏壓極限電壓以及導(dǎo)通電阻，由以上的結(jié)果顯示，化合物半導(dǎo)體元件的柵極金屬改良結(jié)構(gòu)，元件的許多特性在經(jīng)過(guò)了漏極-源極間施加28伏特的電壓、110℃的溫度下，超過(guò)五百個(gè)小時(shí)的可靠度試驗(yàn)之后，其變化范圍都不大，也均能符合可靠度測(cè)試的標(biāo)準(zhǔn)。
在其他的實(shí)施例中，構(gòu)成第二擴(kuò)散阻礙層122的材料包括選自以下群組的至少一個(gè)：銠、鉭、鉿、鋯以及鈮。以銠、鉭、鉿、鋯或鈮來(lái)取代鉑作為第二擴(kuò)散阻礙層122的材料，也可發(fā)揮相同的功效。
在本發(fā)明的實(shí)施例中，第二擴(kuò)散阻礙層122的材料均為非氧化態(tài)。第二擴(kuò)散阻礙層122的材料也不能為金屬氧化物，否則導(dǎo)通電阻會(huì)過(guò)大，導(dǎo)致改變了原本化合物半導(dǎo)體元件的特性。
在其他實(shí)施例中，肖特基能障層11也可由其他具有肖特基能障的磊晶結(jié)構(gòu)所構(gòu)成。
最后應(yīng)說(shuō)明的是：以上各實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述各實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分或者全部技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的范圍。