[發明專利]半導體器件及其制造方法

有效

• 申請號: 200980159180.5
• 申請日: 2009-12-25
• 公開（公告）號: CN102422397A
• 公開（公告）日: 2012-04-18
• 發明（設計）人: 宮崎富仁;木山誠;堀井拓
• 申請（專利權）人: 住友電氣工業株式會社
• 主分類號: H01L21/28
• 分類號: H01L21/28;H01L21/336;H01L21/60;H01L21/822;H01L27/04;H01L29/12;H01L29/47;H01L29/78;H01L29/872
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司 11219
• 代理人: 孫志湧;穆德駿

技術領域

本發明涉及一種半導體器件及其制造方法，并且更具體地，涉及一種包括包含GaN(氮化鎵)的半導體層的半導體器件及其制造方法。

背景技術

由于GaN在紫外區具有帶隙，所以已經促進了應用GaN作為用于光學器件的材料，例如產生諸如藍光或紫外光的短波長光的激光器件。在這種使用GaN的光學器件中，具有低電阻的Au(金)已被用作用于連接到外部布線線路(例如，引線)的焊盤電極的材料。

由于GaN具有寬帶隙、高載流子遷移率和高臨界電場，所以近年來越來越多嘗試將GaN不僅用于發光器件而且還用于肖特基勢壘二極管(SBD)和晶體管的功率半導體器件。在這種使用GaN的功率半導體器件中，因為需要使大電流流過，所以通常使用具有200μm以上的大直徑且由Al(鋁)構成的布線線路(引線)來提供功率半導體器件和外部器件之間的連接。

例如，日本未審查專利申請公布No.2006-196764(PTL?1)，F.Ren?et?al.，“Wide?Energy?Bandgap?Electronic?Devices”，World?Scientific，2003，p.152-155(NPL?1)和H.Otake?et?al.，″Vertical?GaN-Based?Trench?Gate?Metal?Oxide?Semiconductor?Field-Effect?Transistors?on?GaN?Bulk?Substrates″，Appl.Phys.Express.，1(2008)011105(NPL?2)公開了利用GaN的常規功率半導體器件的結構。PTL?1公開了：由Ti_xW_1-xN(0＜x＜1＝構成的擴散阻擋層被設置在低電阻金屬層和Ni層之間，Ni層與GaN構成的化合物半導體層進行肖特基接觸。NPL?1公開了：形成在GaN襯底上的GaN肖特基勢壘二極管。在該肖特基勢壘二極管中，肖特基電極由Pt/Ti/Au構成。NPL?2公開了：形成在GaN襯底上的GaN基垂直MOSFET(金屬氧化物半導體場效應晶體管)。在該MOSFET中，柵電極由Ni(鎳)/Au構成。

引用目錄

專利文獻

PTL?1：日本未審查專利申請公布No.2006-196764

非專利文獻

NPL?1：F.Ren?et?al.，“Wide?Energy?Bandgap?Electronic?Devices”，World?Scientific，2003，p.152-155

NPL?2：H.Otake?et?al.，″Vertical?GaN-Based?Trench?Gate?Metal?Oxide?Semiconductor?Field-Effect?Transistors?on?GaN?Bulk?Substrates″，Appl.Phys.Express.，1(2008)011105

發明內容

技術問題

在GaN基功率半導體器件中的焊盤電極像前文一樣由Au構成的情況下，由于引線結合到焊盤電極時產生的熱和驅動器件時產生的熱，在組成焊盤電極的Au和包含在引線中的Al之間形成合金。因此，會劣化焊盤電極的質量。此外，在功率半導體器件中，焊盤電極需要具有特定的厚度，這可以耐受在安裝厚Al引線時造成的破壞。使用Au作為用于焊盤電極的材料增加了成本。因此，在GaN基功率器件中，作為與引線材料相同的材料的Al用作焊盤電極的材料。

然而，當包含Al的焊盤電極(連接用電極)用于諸如SBD和垂直MOSFET的GaN基功率器件時，存在問題：由于安裝或操作器件時產生的熱而導致這種器件的特性劣化。

因而，本發明的目的是提供一種可以有效地抑制特性劣化的半導體器件以及制造這種半導體器件的方法。

要解決的問題

本發明的半導體器件包括包含GaN的半導體層和電極。所述電極包括：電極主體；連接用電極，其包含Al并且形成在相比于電極主體距離半導體層更遠的位置處；以及阻擋層，其形成在電極主體和連接用電極之間，所述阻擋層包含選自由W(鎢)、TiW(鎢化鈦)、WN(氮化鎢)、TiN(氮化鈦)、Ta(鉭)和TaN(氮化鉭)組成的組中的至少一種材料。阻擋層的表面粗糙度RMS為3.0nm或更小。