[發明專利]電極結構、氮化鎵基半導體器件及其制造方法

有效

• 申請號: 201210215829.4
• 申請日: 2012-06-27
• 公開（公告）號: CN103094334B
• 公開（公告）日: 2018-07-20
• 發明（設計）人: 李政燁;鮮于文旭;文彰烈;樸用永;梁佑榮;黃仁俊
• 申請（專利權）人: 三星電子株式會社
• 主分類號: H01L29/772
• 分類號: H01L29/772;H01L29/45;H01L21/28;H01L21/335
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 王新華

本發明提供了一種電極結構、包括該電極結構的GaN基半導體器件及其制造方法。該GaN基半導體器件可以包括：GaN基半導體層；以及在GaN基半導體層上的電極結構。該電極結構可以包括：包括導電材料的電極元件；以及在電極元件和GaN基半導體層之間的擴散層。該擴散層可以包括關于GaN基半導體層為n型摻雜劑的材料并且該擴散層接觸GaN基半導體層。例如，擴散層可以包括從Ge、Si、Sn、Pb、GeSi及其組合中選出的至少一種。GaN基半導體層的接觸擴散層的區域可以用所述n型摻雜劑摻雜。該GaN基半導體層可以包括例如GaN層和AlGaN層。GaN基半導體器件可以是高電子遷移率晶體管（HEMT）和/或可以是功率器件。

技術領域

本公開涉及電極結構、包括該電極結構的氮化鎵基半導體器件及其制造方法。

背景技術

氮化鎵（GaN）基半導體具有優良的材料性質諸如大的禁帶寬度、高的熱穩定性和化學穩定性、高的電子飽和速度（～3×10⁷cm/秒）等。特別地，采用GaN基半導體的電子器件具有各種優點，諸如高擊穿電場（～3×10⁶V/cm）、高的最大電流密度、在高溫下穩定的工作特性、高熱導率等。在采用GaN基異質結結構的異質結構場效應晶體管（HFET）的情形下，由于結界面處的能帶不連續性大，所以電子可以在結界面處密集地聚集，因而電子遷移率可以進一步增大。由于這樣的材料性質，GaN基半導體不僅可以應用于光學器件，而且可以應用于高頻和高功率的電子器件以及功率器件。

然而，當GaN基半導體應用于各種電子器件（半導體器件）時，發展關于GaN基半導體具有優良的接觸特性的電極會是重要的。例如，能歐姆接觸GaN基半導體的電極以及該電極的制造方法的發展/改進可以極大地提高電子器件（半導體器件）的性能。

發明內容

本發明提供關于GaN基半導體具有優良的接觸特性的電極結構以及包括該電極結構的GaN基半導體器件。

本發明還提供能降低用于歐姆接觸的退火溫度的電極結構以及包括該電極結構的GaN基半導體器件。

本發明還提供了制造電極結構和GaN基半導體器件的方法。

額外的方面將部分地在以下的描述中闡述，且部分將通過該描述變得明顯，或者可以通過實踐給出的實施例而習知。

根據本發明的一方面，一種GaN基半導體器件包括：GaN基半導體層；以及電極結構，在GaN基半導體層上，該電極結構包括：包括導電材料的電極元件；以及擴散層，在電極元件和GaN基半導體層之間，該擴散層包括關于所述GaN基半導體層為n型摻雜劑的材料，并且該擴散層接觸所述GaN基半導體層，GaN基半導體層的接觸擴散層的區域用n型摻雜劑摻雜。

擴散層的材料可以包括第4族元素。

擴散層的材料可以包括由Ge、Si、Sn、Pb、GeSi及其組合中選出的至少一種，其中Ge、Si、Sn和Pb是第4族元素。

擴散層可以具有約2nm至約20nm的厚度。

電極元件可以具有多層結構。

電極元件可以具有Ti/Al基多層結構。

電極元件可以具有從Ti/Al結構、Ti/Al/Ni/Au結構、Ti/Al/TiN結構、Ti/Al/Mo結構和Ti/Al/W結構中選出的任何一種結構。

電極元件的至少一部分可以包括所述n型摻雜劑。

GaN基半導體層可以具有包括GaN層和AlGaN層的多層結構。

電極結構可以接觸從GaN層和AlGaN層選出的一個。

GaN基半導體層的接觸擴散層的區域可以包括氮（N）空位。