專利名稱：半導(dǎo)體元件的歐姆接觸構(gòu)造的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及降低GaN類場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FET)的歐姆接觸電阻的技術(shù)，特別是涉及具有歐姆凹槽構(gòu)造的GaN類高遷移率FET(GaN-HEMT)的歐姆接觸構(gòu)造。
背景技術(shù)：
以往，對(duì)于這種元件(FET或HEMT)而言，降低其歐姆接觸電阻是提高元件特性的重要因素。在以GaN-HEMT為代表的、把具有牢固的結(jié)晶構(gòu)造的GaN作為母體的能帶隙(energy band gap)大的半導(dǎo)體中，為了與歐姆金屬材料形成合金，需要很大的能量。因此，難以實(shí)現(xiàn)形成了合金的歐姆接觸，或者由于帶隙大而使得歐姆接觸電阻增大。
另外，例如非專利文獻(xiàn)1公開(kāi)了以下內(nèi)容為了減少歐姆接觸電阻，通過(guò)利用對(duì)歐姆接觸區(qū)域進(jìn)行蝕刻的方法(歐姆凹槽)，將成為HEMT的電子行進(jìn)層的2維電子氣層與歐姆電極的距離縮短的構(gòu)造，以及通過(guò)進(jìn)一步將歐姆凹槽蝕刻得比2維電子氣層更深而在歐姆凹槽部的邊緣部的彎曲部分上形成歐姆電極，來(lái)進(jìn)一步降低歐姆接觸電阻。
圖8是具有歐姆凹槽構(gòu)造的GaN-HEMT(非專利文獻(xiàn)1)的典型的剖視圖。作為襯底80，使用SiC、藍(lán)寶石或Si，利用有機(jī)金屬化學(xué)氣相生長(zhǎng)(MOCVD)法，連續(xù)地形成緩沖層82、i-GaN溝道層84、i-AlGaN肖特基層88和GaN帽層90。這樣的構(gòu)造使得2維電子氣層86形成在i-GaN溝道層84中。然后，通過(guò)利用Ar離子的選擇性離子注入，形成隔離區(qū)域92。
然后，對(duì)于上述構(gòu)造體，利用對(duì)2維電子氣層的損害小的感應(yīng)耦合反應(yīng)離子蝕刻(Inductively Coupled Plasuma-Reactive Ion EtchingICP-RIE)，使用BCl3氣體，把抗蝕劑作為掩模，蝕刻歐姆凹槽，深度最多比2維電子氣層86深50nm。接下來(lái)，作為歐姆電極94、96，分別連續(xù)蒸鍍15nm、100nm的Ti和Al，并通過(guò)剝離(lift off)形成圖形。然后，在氮?dú)庵羞M(jìn)行600℃、2分鐘的用于形成歐姆接觸的熱處理。
最后，利用Ni和Au的連續(xù)蒸鍍，并通過(guò)基于抗蝕劑圖形的剝離，形成柵電極98，并且在氮?dú)庵羞M(jìn)行400℃、2分鐘的熱處理。由此形成GaN-HEMT的基本構(gòu)造。
圖9是圖8所示的GaN-HEMT的俯視圖。在周邊的隔離區(qū)域92中，形成有與歐姆凹槽區(qū)域一致的歐姆電極94、96、和柵電極98。這里把歐姆電極寬度假設(shè)為W。
但是，僅有對(duì)該歐姆接觸區(qū)域進(jìn)行蝕刻的歐姆凹槽構(gòu)造，作為歐姆接觸來(lái)說(shuō)是不充分的，其理由如下。
即，在蝕刻得比2維電子氣層深的歐姆凹槽構(gòu)造中，由于在歐姆電極邊緣部2維電子氣層與歐姆電極接觸，所以接觸部電阻將因邊緣部的粗糙度和掩模定位偏差等而產(chǎn)生波動(dòng)，因此接觸部電阻的可靠性將發(fā)生問(wèn)題。
另外，可以列舉出以下例子由于電極長(zhǎng)度L受到電極的邊緣部的限制，所以下述的傳送線路模型(非專利文獻(xiàn)2)的電極長(zhǎng)度L足夠長(zhǎng)時(shí)的接觸電阻未到達(dá)飽和區(qū)域。
根據(jù)非專利文獻(xiàn)2的201頁(yè)，下列算式示出了在傳送線路模型中電極長(zhǎng)度L足夠長(zhǎng)時(shí)，歐姆接觸減少。此時(shí)，接觸電阻Rc(ohm·cm)為Rc＝((ρc·ρ□)0.5/W)·(1-e-L/Le)-1...(1)Rc＝((ρc·ρ□)0.5/W) ... (2)電極長(zhǎng)度L足夠長(zhǎng)時(shí)，L＞＞3Le。
這里，ρc是接觸比電阻(ohm·cm2)，ρ□是薄膜電阻(ohm/sq)，W是與歐姆接觸的柵極側(cè)接觸的歐姆電極的長(zhǎng)度。Le是流入歐姆電極的電流成為總電流的1/e的距離，由于在L＝3Le時(shí)，(1-e-L/Le)≈0.95，所以歐姆電極長(zhǎng)度需要為L(zhǎng)e的3倍左右。
Le雖然也如非專利文獻(xiàn)2的201頁(yè)，圖6.19中所示的那樣，因薄膜電阻的不同而不同，但在400ohm/sq、電子遷移率為4000cm2/Vs時(shí)，需要為1.5μm左右。由于GaN-HEMT那樣的AlGaN/GaN異質(zhì)結(jié)的情況下的電子遷移率更低，為1500cm2/Vs，所以Le的值必須為1.5μm以上。
K.Kaifu et al.2005 The Electrochemical Society，State-of-the-Art Program on Compound Semiconductors and Nitride andWide Bandgap Semiconductors for Sensors，Photonics，and Electronics V1.1No.2 pp.259-265[非專利文獻(xiàn)2]菅野卓雄監(jiān)修，大森正道編“3超高速化合物半導(dǎo)體器件”培風(fēng)館6.2電極形成技術(shù)(p.196-202)這樣，具有歐姆凹槽深度比2維電子氣層深的區(qū)域中的歐姆凹槽接觸構(gòu)造的以往的GaN-HEMT的半導(dǎo)體元件，不能提高歐姆接觸的可靠性。
因此，本發(fā)明的發(fā)明人通過(guò)各種研究，得出了如下結(jié)論，即、通過(guò)改進(jìn)歐姆凹槽接觸的形狀，加長(zhǎng)基于柵極側(cè)的歐姆接觸的電極寬度W，以及加長(zhǎng)基于歐姆接觸的電極長(zhǎng)度L，可降低接觸電阻。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的第1目的是提供一種GaN-HEMT的歐姆接觸構(gòu)造，在歐姆凹槽接觸構(gòu)造中，通過(guò)加長(zhǎng)電極寬度W來(lái)提高歐姆接觸的可靠性。
本發(fā)明的第2目的是提供一種GaN-HEMT的歐姆接觸構(gòu)造，在歐姆凹槽接觸構(gòu)造中，通過(guò)使電極長(zhǎng)度的有效長(zhǎng)度L比以往的電極長(zhǎng)度L更長(zhǎng)，可降低歐姆接觸電阻Rc。
本申請(qǐng)的第一發(fā)明是一種GaN-HEMT的歐姆接觸構(gòu)造，其具有如下的結(jié)構(gòu)。
即，該第一發(fā)明具有半導(dǎo)體主體、第1和第2主電極區(qū)域、2維電子氣層、以及第1和第2歐姆電極。
第1和第2主電極區(qū)域，從該半導(dǎo)體主體的第1主面向該半導(dǎo)體主體內(nèi)，彼此分開(kāi)地設(shè)置。
2維電子氣層，在半導(dǎo)體主體內(nèi)，連通第1和第2主電極區(qū)域，并且形成在這兩個(gè)主電極區(qū)域之間。
第1和第2歐姆電極，分別設(shè)置成從第1主面向半導(dǎo)體主體內(nèi)，在第1和第2主電極區(qū)域內(nèi)穿過(guò)，到達(dá)比2維電子氣層更深的位置。
第1歐姆電極的第1側(cè)面和與該第1側(cè)面相對(duì)的第2歐姆電極的第2側(cè)面是凹凸面，該凹凸面是由這些第1和第2歐姆電極的在厚度方向延伸的凹部所形成的。
本申請(qǐng)的第二發(fā)明是一種GaN-HEMT的歐姆接觸構(gòu)造，其具有如下的結(jié)構(gòu)。
即，該第二發(fā)明具有半導(dǎo)體主體、第1和第2主電極區(qū)域、2維電子氣層、以及第1和第2歐姆電極。
第1和第2主電極區(qū)域，從半導(dǎo)體主體的第1主面向半導(dǎo)體主體內(nèi)，彼此分開(kāi)地設(shè)置。
2維電子氣層，在半導(dǎo)體主體內(nèi)，連通第1和第2主電極區(qū)域，并且形成在這兩個(gè)主電極區(qū)域之間。
第1和第2歐姆電極，分別設(shè)置成從第1主面向半導(dǎo)體主體內(nèi)，在第1和第2主電極區(qū)域內(nèi)穿過(guò)，到達(dá)比2維電子氣層更深的位置。
第1和第2歐姆電極被分別設(shè)置為彼此分開(kāi)、且在上述半導(dǎo)體主體的厚度方向延伸的多個(gè)柱狀體。
根據(jù)本申請(qǐng)的第一發(fā)明，通過(guò)將歐姆凹槽蝕刻的深度蝕刻得比2維電子氣層的深度更深，降低了接觸比電阻ρc，并且在歐姆電極的側(cè)面設(shè)有具有凹凸面的歐姆電極、即歐姆凹槽接觸，所以，在降低了接觸比電阻ρc的情況下能夠擴(kuò)大模擬的歐姆凹槽接觸端部的距離W’(柵極側(cè)的歐姆凹槽接觸端部)。
根據(jù)該構(gòu)造，可將非專利文獻(xiàn)2所示的(1)式中的W擴(kuò)大為W’，結(jié)果可降低接觸電阻Rc。
因此，模擬的歐姆凹槽接觸端部的距離W增大歐姆凹槽接觸端部的長(zhǎng)度擴(kuò)大的W’-W之差的擴(kuò)大量，歐姆凹槽部被形成于其上部的歐姆電極金屬所包含，因此可降低GaN-HEMT整體的歐姆接觸電阻，并可提高歐姆接觸的可靠性。
提高了可靠性是指，由于歐姆接觸端部被擴(kuò)大，并被歐姆電極所包含，所以，能夠形成歐姆接觸部，而不受GaN-HEMT的歐姆電極金屬的邊緣粗糙度等的影響和掩模定位偏差的影響。
根據(jù)本申請(qǐng)的第二發(fā)明，通過(guò)將歐姆凹槽蝕刻的深度蝕刻得比2維電子氣層的深度更深，降低了接觸比電阻ρc，并且構(gòu)成為將歐姆凹槽接觸設(shè)置成小的斑點(diǎn)狀(例如大小和間隔為1μm的斑點(diǎn))，使得不切斷流過(guò)歐姆電極內(nèi)包部的下部的2維電子氣層的電流。
根據(jù)該構(gòu)造，由于可模擬地應(yīng)用基于非專利文獻(xiàn)2所示的(2)式的傳送線路模型，即，通過(guò)把多個(gè)斑點(diǎn)狀的區(qū)域視為電極長(zhǎng)度L，而使得L≈3Le的關(guān)系成立，所以，降低了接觸電阻Rc。
因此，能夠用非專利文獻(xiàn)2的傳送線路模型來(lái)模擬地近似接觸電阻，在電極長(zhǎng)度L≈3Le時(shí)，能夠?qū)aN-HEMT整體的歐姆接觸電阻降低到以往技術(shù)的1/3左右，并且，由于能夠以歐姆電極金屬包含歐姆凹槽部，所以與第一發(fā)明一樣，可提高GaN-HEMT的歐姆接觸的可靠性。


圖1是用于說(shuō)明第1實(shí)施方式的GaN-HEMT的俯視圖。
圖2是用于說(shuō)明第1實(shí)施方式的GaN-HEMT的制造工序(其1)。
圖3是用于說(shuō)明第1實(shí)施方式的GaN-HEMT的制造工序(其2)。
圖4是用于說(shuō)明第1實(shí)施方式的GaN-HEMT的制造工序(其3)。
圖5是用于說(shuō)明第2實(shí)施方式的GaN-HEMT的俯視圖。
圖6是用于說(shuō)明第2實(shí)施方式的GaN-HEMT的制造工序(其1)。
圖7是用于說(shuō)明第2實(shí)施方式的GaN-HEMT的制造工序(其2)。
圖8是用于說(shuō)明背景技術(shù)的GaN-HEMT的剖視圖。
圖9是用于說(shuō)明背景技術(shù)的GaN-HEMT的俯視圖。
圖中80-襯底(SiC、藍(lán)寶石、Si)；82-緩沖層；84-i-GaN溝道層；86-2維電子氣層；88-i-AlGaN肖特基層；90-GaN帽層；92-隔離層；94、96-歐姆電極；98-柵電極；100-半導(dǎo)體主體；102-第1主電極區(qū)域；104、120-第1歐姆電極；106-第2主電極區(qū)域；108、122-第2歐姆電極；110、124-第1歐姆凹槽；112、126-第2歐姆凹槽；114、128-第1歐姆電極的歐姆凹槽外的頭部分；116、130-第2歐姆電極的歐姆凹槽外的頭部分；200-第1主面；300-第2主面。
具體實(shí)施例方式
下面，參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。另外，這些圖只是概略性地表示構(gòu)成要素的形狀、大小以及配置關(guān)系，以便理解本發(fā)明，另外，以下說(shuō)明的數(shù)值以及其它條件只是優(yōu)選例，本發(fā)明并不限于本發(fā)明的實(shí)施方式。
另外，在剖視圖中，為了防止圖面的復(fù)雜化，在剖視圖中省略了一部分表示剖面的陰影線。
以下，把GaN-HEMT作為一例進(jìn)行說(shuō)明，在該例中，把第1主電極區(qū)域作為HEMT的源電極，把第2主電極區(qū)域作為HEMT的漏電極。
(第1實(shí)施方式)圖1是用于說(shuō)明本發(fā)明的半導(dǎo)體元件，即GaN-HEMT的歐姆接觸構(gòu)造的第1實(shí)施方式的俯視圖。另外，作為GaN-HEMT的構(gòu)造，由于到形成隔離區(qū)域?yàn)橹沟臉?gòu)造與已經(jīng)在背景技術(shù)中結(jié)合圖8說(shuō)明的構(gòu)造相同，所以省略其詳細(xì)的說(shuō)明，而只進(jìn)行簡(jiǎn)單的說(shuō)明。另外，在本發(fā)明中，把襯底80、緩沖層82、i-GaN溝道層84、i-AlGaN肖特基層88、以及帽層90的疊層構(gòu)造體稱為半導(dǎo)體主體100。
下面，參照?qǐng)D2(A)～(C)，對(duì)本發(fā)明的歐姆接觸構(gòu)造進(jìn)行說(shuō)明。圖2(A)是形成了隔離區(qū)域的半導(dǎo)體主體的俯視圖，圖2(B)是沿著圖2(A)的1-1’線切斷的剖視圖，圖2(C)是被劃分了第1和第2主電極區(qū)域的半導(dǎo)體主體的俯視圖。
首先，如圖2(A)和圖2(B)所示，準(zhǔn)備形成了隔離區(qū)域92的半導(dǎo)體主體100。
然后，對(duì)圖2(A)和圖2(B)所示的構(gòu)造體，通過(guò)劃分第1和第2主電極區(qū)域102、106來(lái)進(jìn)行設(shè)定(圖2(C)中虛線所示)。
對(duì)于半導(dǎo)體主體100而言，把形成歐姆電極和柵電極的一側(cè)的表面作為第1主面200，并且把與第1主面相對(duì)的一側(cè)的背面作為第2主面300。該第1主面200的周圍由方框狀隔離區(qū)域92包圍。因此，該第1主面200是矩形形狀的表面區(qū)域。
從該第1主面200向半導(dǎo)體主體100的內(nèi)部，通過(guò)劃分來(lái)設(shè)定第1和第2主電極區(qū)域。這些被設(shè)定的第1和第2主電極區(qū)域102和106從第1主面一直到達(dá)位于半導(dǎo)體主體100內(nèi)的形成了2維電子氣層86的層內(nèi)、且比該2維電子氣層86更深的區(qū)域。在圖2(B)所示的例子中，形成有2維電子氣層86的層，位于i-GaN溝道層84內(nèi)。因此，這些第1和第2主電極區(qū)域102、106是長(zhǎng)方體區(qū)域。
并且，這些第1和第2主電極區(qū)域102、106，作為一例，被設(shè)置成作為一部分區(qū)域，分別包含與方框狀的隔離區(qū)域92相對(duì)的區(qū)域部分，并且彼此分開(kāi)。在圖示例(圖2(C))中，除了第1和第2主電極區(qū)域102、106的相互對(duì)置的一邊之外，把其余的三個(gè)邊設(shè)定在隔離區(qū)域92中。
下面，參照?qǐng)D3(A)～(C)，對(duì)第1和第2歐姆凹槽的形成進(jìn)行說(shuō)明。圖3(A)是形成了第1和第2歐姆凹槽的半導(dǎo)體主體的俯視圖。圖3(B)是沿著圖3(A)的C-C’線切斷的剖視圖，圖3(C)是沿著圖3(A)的D-D’線切斷的剖視圖。
如圖3(A)～圖3(C)所示，在所設(shè)定的第1和第2主電極區(qū)域102和106中，通過(guò)蝕刻來(lái)形成用于分別形成第1和第2歐姆電極的第1和第2歐姆凹槽110和112。優(yōu)選把這些歐姆凹槽110和112形成為從與第1主面200平行的面內(nèi)觀察到的其輪廓整體形狀，呈例如鋸齒狀或梳狀。
在這種情況下，這2個(gè)歐姆凹槽的鋸齒狀的鋸齒或梳狀的梳齒形成有相互直接相對(duì)側(cè)的凹槽側(cè)面。另外，關(guān)于這些鋸齒或梳齒的節(jié)距(間隔)可根據(jù)設(shè)計(jì)而設(shè)定為任意的值。理想的是，例如在設(shè)柵極長(zhǎng)度為1μm的情況下，可將該節(jié)距設(shè)定為1μm。在圖3(A)所示的結(jié)構(gòu)例中，把第1歐姆凹槽110設(shè)為鋸齒狀的輪廓形狀，把第2歐姆凹槽112設(shè)為梳狀的輪廓形狀。
使用抗蝕劑圖形掩模，通過(guò)蝕刻來(lái)形成上述的第1和第2歐姆凹槽110和112。關(guān)于蝕刻深度，蝕刻得比2維電子氣層86更深。該深度最好是比2維電子氣層86更深的深度，理想的是，最多超過(guò)2維電子氣層86的深度50nm左右的深度。
作為蝕刻條件，采用對(duì)2維電子氣層的破壞小的感應(yīng)耦合反應(yīng)離子蝕刻(ICP-RIE)，優(yōu)選在下述的條件下進(jìn)行。
(1)使用氣體BCl320sccm(2)壓力40mTorr(3)功率ICP側(cè)50W、RIE側(cè)30W(4)RF13.56MHz(5)蝕刻時(shí)間10～15分鐘下面，參照?qǐng)D4(A)和(B)，對(duì)第1和第2歐姆電極的形成進(jìn)行說(shuō)明。圖4(A)是沿著圖1的A-A’線切斷的剖視圖，圖4(B)是沿著圖1的B-B’線切斷的剖視圖。
首先進(jìn)行光刻，在第1和第2歐姆凹槽110和112中形成歐姆電極104和108(圖4(A)、(B))。對(duì)這些第1和第2歐姆電極104和108，分別連續(xù)地真空蒸鍍最好為15nm、100nm的Ti和Al，并通過(guò)剝離來(lái)形成圖形。然后，理想的是，例如在氮?dú)鈿夥罩羞M(jìn)行600℃、2分鐘的用于形成歐姆接觸的熱處理。
這樣，形成了分別埋入第1和第2歐姆凹槽110和112的蒸鍍部分、和這些凹槽的開(kāi)口端周邊的凸緣狀頭的蒸鍍部分。即，各個(gè)電極由埋入部分104、108、和凸緣狀頭部分114、116形成。
另外，關(guān)于凹槽深度與蒸鍍金屬的層厚之間的關(guān)系，存在凹槽內(nèi)的蒸鍍金屬層凹陷的情況，和凹槽內(nèi)被填埋，埋入部分和頭部分的表面為平坦面的情況。理想的是，為了防止蒸鍍金屬層發(fā)生斷裂，凹槽上側(cè)的蒸鍍金屬層最好為平坦面。
這樣，可獲得具有與第1和第2歐姆凹槽110和112的內(nèi)壁面歐姆接觸的側(cè)面的第1和第2歐姆電極104和108。由于第1和第2歐姆凹槽110和112起到了模具的作用，所以這些第1和第2歐姆電極104和108的周側(cè)面成為復(fù)制了這些凹槽110和112的輪廓形狀的形狀。
然后，在半導(dǎo)體主體100的第1主面200上形成柵電極98。此時(shí)，把該柵電極98如圖1的俯視圖所示那樣，設(shè)置在相對(duì)的第1和第2歐姆電極104和108的中間位置。通過(guò)例如Ni和Au的連續(xù)真空蒸鍍，并且通過(guò)基于抗蝕劑圖形的剝離，形成該柵電極98，然后在氮?dú)鈿夥罩羞M(jìn)行400℃、2分鐘的熱處理。
根據(jù)這樣的結(jié)構(gòu)，所形成的第1和第2歐姆凹槽接觸，即第1和第2歐姆電極104和108的柵電極側(cè)的第1和第2側(cè)面，其在與第1主面200平行的方向所測(cè)得的長(zhǎng)度，比分別沒(méi)有凹凸的以往的平坦面的情況下的長(zhǎng)度W長(zhǎng)。例如，如果把第1歐姆電極的第1側(cè)面的長(zhǎng)度設(shè)為W1’，把第2歐姆電極的第2側(cè)面的長(zhǎng)度設(shè)為W2’，則可分別將模擬歐姆凹槽接觸端部的距離增大作為第1和第2歐姆凹槽接觸的相互對(duì)置的側(cè)面的長(zhǎng)度之差W1’-W、和W2’-W的擴(kuò)大量。
因此，根據(jù)該構(gòu)造，非專利文獻(xiàn)2所示的(1)式中的W擴(kuò)大為W1’和W2’，結(jié)果降低了接觸電阻Rc。
另外，由于第1和第2歐姆電極104和108的第1和第2歐姆凹槽110和112的埋入部分包含于形成在其第1主面200上的歐姆電極的歐姆凹槽外的頭部分114和116，所以，能夠降低GaN-HEMT整體的歐姆接觸電阻，并且可提高歐姆接觸的可靠性。
在參照?qǐng)D1說(shuō)明的實(shí)施方式中，是把2個(gè)相對(duì)的歐姆電極的形狀設(shè)定為鋸齒狀和梳齒狀，但不限于這種組合。例如，也可以采用都為鋸齒狀電極的組合，或者都為梳齒狀電極的組合，這種同一形狀電極的組合，其制造方法簡(jiǎn)單、容易。
(第2實(shí)施方式)圖5是用于說(shuō)明本發(fā)明的半導(dǎo)體元件，即GaN-HEMT的歐姆接觸構(gòu)造的第2實(shí)施方式的俯視圖。
關(guān)于形成隔離區(qū)域92，并通過(guò)劃分來(lái)設(shè)定第1和第2主電極區(qū)域102和106的說(shuō)明，由于與第1實(shí)施方式相同，所以省略說(shuō)明。
下面，參照?qǐng)D6(A)和(B)對(duì)第2實(shí)施方式的第1和第2歐姆凹槽的形成進(jìn)行說(shuō)明。圖6(A)是俯視圖，圖6(B)是沿著圖6(A)的F-F’線切斷的剖視圖。
如圖6(A)和(B)所示，通過(guò)蝕刻，在所設(shè)定的第1和第2主電極區(qū)域102和106中，分別形成多個(gè)用于分別形成第1和第2歐姆電極的第1和第2歐姆凹槽124和126。理想的是，這些歐姆凹槽124和126，其在與第1主面200平行的面內(nèi)觀察到的輪廓的整體形狀形成為例如矩形或圓形。
在該第2實(shí)施方式中，作為一例，表示了歐姆凹槽124和126在第1主面200上的輪廓的平面形狀為矩形的情況。并且，分別矩陣狀排列設(shè)置多個(gè)第1和第2歐姆凹槽124和126。
在這種情況下，關(guān)于這些多個(gè)矩形的大小和節(jié)距，可根據(jù)設(shè)計(jì)設(shè)定為任意值。例如在柵極長(zhǎng)度為1μm的情況下，使該矩形的大小和節(jié)距為1μm即可。
使用抗蝕劑圖形掩模，通過(guò)蝕刻來(lái)形成上述的第1和第2歐姆凹槽124和126。關(guān)于蝕刻深度，蝕刻得比2維電子氣層86更深。該深度最好是比2維電子氣層86深的深度，理想的是最多超過(guò)2維電子氣層86的深度50nm左右的深度。
關(guān)于蝕刻條件，由于與第1實(shí)施方式所示的條件相同，所以在這里省略說(shuō)明。
下面，參照?qǐng)D7說(shuō)明第1和第2歐姆電極的形成。
圖7是沿著圖5中的E-E’線切斷的剖視圖。
首先進(jìn)行光刻，形成第1和第2歐姆電極120和122(圖7)。對(duì)于這些第1和第2歐姆電極120和122，分別連續(xù)地真空蒸鍍最好為15nm、100nm的Ti和Al，并通過(guò)剝離來(lái)形成圖形。然后，理想的是，例如在氮?dú)鈿夥罩羞M(jìn)行600℃、2分鐘的用于形成歐姆接觸的熱處理。
即，第1和第2歐姆電極120和122是彼此分開(kāi)、且設(shè)置在半導(dǎo)體主體100的厚度方向的多個(gè)柱狀體。
這樣，形成了分別埋入第1和第2歐姆凹槽124和126的蒸鍍部分、以及這些凹槽的開(kāi)口端周邊的凸緣狀頭的蒸鍍部分。即，各個(gè)電極由埋入部分120、122、和凸緣狀頭部分128、130形成。
另外，關(guān)于凹槽深度與蒸鍍金屬的層厚之間的關(guān)系，存在凹槽內(nèi)的蒸鍍金屬層凹陷的情況、以及凹槽內(nèi)被填埋，埋入部分和頭部分的表面為平坦面的情況。理想的是，為了防止蒸鍍金屬層發(fā)生斷裂，最好使凹槽上側(cè)的蒸鍍金屬層為平坦面。
這樣，可獲得具有與第1和第2歐姆凹槽124和126的內(nèi)壁面歐姆接觸的側(cè)面的第1和第2歐姆電極120和122。由于第1和第2歐姆凹槽124和126起到了模具的作用，所以這些第1和第2歐姆電極120和122的周側(cè)面成為復(fù)制了這些凹槽124和126的輪廓形狀的形狀。
然后，在半導(dǎo)體主體100的第1主面200上形成柵電極98。此時(shí)，把該柵電極98如圖5的俯視圖所示那樣，設(shè)置在相對(duì)的第1和第2歐姆電極120和122的中間位置。例如通過(guò)Ni和Au的連續(xù)真空蒸鍍，并且通過(guò)基于抗蝕劑圖形的剝離，形成該柵電極98，然后在氮?dú)鈿夥罩羞M(jìn)行400℃、2分鐘的熱處理。
根據(jù)這樣的構(gòu)造，在第2實(shí)施方式中，由于可模擬地應(yīng)用基于非專利文獻(xiàn)2所示的(2)式的傳送線路模型，即，通過(guò)把多個(gè)矩形的區(qū)域視為電極長(zhǎng)度L，而使得L≈3Le的關(guān)系成立，所以，降低了接觸電阻Rc。
因此，在電極長(zhǎng)度L≈3Le時(shí)，能夠?qū)aN-HEMT整體的歐姆接觸電阻降低到以往技術(shù)的1/3左右，并且，由于能夠以歐姆電極金屬包含歐姆凹槽部，所以與第1實(shí)施方式一樣，可提高GaN-HEMT的歐姆接觸的可靠性。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體元件的歐姆接觸構(gòu)造，其特征在于，在GaN-HEMT的歐姆接觸構(gòu)造中，具有半導(dǎo)體主體；第1主電極區(qū)域和第2主電極區(qū)域，從該半導(dǎo)體主體的第1主面向該半導(dǎo)體主體內(nèi)，彼此分開(kāi)地設(shè)置；2維電子氣層，在上述半導(dǎo)體主體內(nèi)，連通該第1主電極區(qū)域和該第2主電極區(qū)域，并且形成在這兩個(gè)主電極區(qū)域之間；以及第1歐姆電極和第2歐姆電極，分別設(shè)置成從上述第1主面向上述半導(dǎo)體主體內(nèi)，在上述第1主電極區(qū)域內(nèi)和上述第2主電極區(qū)域內(nèi)穿過(guò)，到達(dá)比上述2維電子氣層更深的位置，上述第1歐姆電極的第1側(cè)面和與該第1側(cè)面相對(duì)的上述第2歐姆電極的第2側(cè)面是凹凸面，該凹凸面是由在這些第1和第2歐姆電極的厚度方向在該厚度范圍延伸的凹部所形成的。
2.一種半導(dǎo)體元件的歐姆接觸構(gòu)造，其特征在于，在GaN-HEMT的歐姆接觸構(gòu)造中，具有半導(dǎo)體主體；第1主電極區(qū)域和第2主電極區(qū)域，從該半導(dǎo)體主體的第1主面向該半導(dǎo)體主體內(nèi)，彼此分開(kāi)地設(shè)置；2維電子氣層，在上述半導(dǎo)體主體內(nèi)，連通該第1主電極區(qū)域和該第2主電極區(qū)域，并且形成在這兩個(gè)主電極區(qū)域之間；以及第1歐姆電極和第2歐姆電極，分別設(shè)置成從上述第1主面向上述半導(dǎo)體主體內(nèi)，在上述第1主電極區(qū)域內(nèi)和上述第2主電極區(qū)域內(nèi)穿過(guò)，到達(dá)比上述2維電子氣層更深的位置，上述第1歐姆電極和上述第2歐姆電極被分別設(shè)置為彼此分開(kāi)、且在上述半導(dǎo)體主體的厚度方向延伸的多個(gè)柱狀體。
全文摘要
本發(fā)明提供一種GaN－HEMT的歐姆接觸構(gòu)造，其具有第1歐姆電極(104)和第2歐姆電極(108)，該第1歐姆電極(104)和第2歐姆電極(108)被分別設(shè)置成從第1主面向半導(dǎo)體主體內(nèi)，在第1主電極區(qū)域(102)內(nèi)和第2主電極區(qū)域(106)內(nèi)穿過(guò)，到達(dá)比2維電子氣層更深的位置，第1歐姆電極的第1側(cè)面和與該第1側(cè)面相對(duì)的第2歐姆電極的第2側(cè)面是凹凸面，該凹凸面是由在這些第1和第2歐姆電極的厚度方向在該厚度范圍延伸的凹部所形成的。由此可提高可靠性，降低歐姆接觸電阻。
文檔編號(hào)H01L29/417GK1983628SQ200610150368
公開(kāi)日2007年6月20日 申請(qǐng)日期2006年10月30日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月12日
發(fā)明者星真一, 伊藤正紀(jì) 申請(qǐng)人:沖電氣工業(yè)株式會(huì)社