[發(fā)明專利]半導(dǎo)體器件、包括其的晶體管及其制造方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310178071.6
• 申請(qǐng)日: 2013-05-14
• 公開（公告）號(hào): CN103426923B
• 公開（公告）日: 2018-02-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 格哈德·普雷希特爾;奧利弗·黑貝倫;克萊門斯·奧斯特邁爾;詹毛羅·波佐維沃
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 英飛凌科技奧地利有限公司
• 主分類號(hào): H01L29/778
• 分類號(hào): H01L29/778;H01L29/06;H01L21/335
• 代理公司: 北京康信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司11240
• 代理人: 李靜,陳偉偉

技術(shù)領(lǐng)域

本申請(qǐng)總體涉及化合物半導(dǎo)體器件(compound semiconductor device，復(fù)合物半導(dǎo)體器件)，特別涉及用于化合物半導(dǎo)體器件的觸點(diǎn)結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

需要使用用于功率HEMT(高電子遷移率晶體管)和其他類型的異質(zhì)結(jié)構(gòu)器件的低歐姆觸點(diǎn)來滿足低RON*A(比導(dǎo)通電阻(specific on-resistance)，其中A對(duì)應(yīng)于面積)度量。對(duì)于低電壓功率器件(30V電壓等級(jí)及以下)尤其如此，其中，接觸電阻可代表器件總RON*A的40％或以上。優(yōu)選地，AlGaN/GaN HEMT或其他異質(zhì)結(jié)構(gòu)器件中的低歐姆觸點(diǎn)具有低接觸電阻(因此，對(duì)RON的影響小)，還具有小的轉(zhuǎn)移長度。如果轉(zhuǎn)移長度小，則觸點(diǎn)的長度可大大減小，且功率晶體管結(jié)構(gòu)的尺寸可對(duì)應(yīng)減小。但是，在比如GaN/AlGaN界面的異質(zhì)結(jié)處提供良好的歐姆觸點(diǎn)非常困難。例如，優(yōu)化的30V GaN功率晶體管具有的比接觸電阻通常為1.2e-7Ohm*mm²，其與總晶體管RON*A的約40％對(duì)應(yīng)。另外，必須特別注意2DEG(二維電子氣)通道與觸點(diǎn)之間的轉(zhuǎn)移電阻的優(yōu)化。該轉(zhuǎn)移電阻對(duì)總觸點(diǎn)電阻具有很大影響。

通過將Si注入GaN/AlGaN結(jié)構(gòu)以形成與2DEG通道接觸的退化區(qū)域(Si在GaN中起n型摻雜劑的作用)，可形成一種常規(guī)GaN/AlGaN HEMT觸點(diǎn)。半導(dǎo)體本體的頂側(cè)上形成金屬觸點(diǎn)，其與Si摻雜區(qū)域接觸。金屬觸點(diǎn)下方設(shè)有足夠的電載體，以獲得良好歐姆接觸。但是，該觸點(diǎn)結(jié)構(gòu)在底部的GaN/AlGaN界面處具有高過渡電阻，這大大增加了接觸面積的總 比電阻。高過渡電阻是由能帶不連續(xù)性和感應(yīng)/自發(fā)極化電荷所引起的GaN/AlGaN界面之間的明顯障礙而造成的。

另一種常規(guī)GaN/AlGaN HEMT觸點(diǎn)通過進(jìn)行金屬沉積和后續(xù)的在通常高于600℃的溫度下進(jìn)行的退火過程而形成。這種高溫處理阻礙了標(biāo)準(zhǔn)鋁金屬化方案的使用，這種方案的熔點(diǎn)在600℃以下。利用GaN基的材料，這種高溫退火在埋入式金屬觸點(diǎn)的下方形成氮空位。這些氮空位在GaN中起n型摻雜劑的作用，從而產(chǎn)生與常規(guī)Si注入觸點(diǎn)相似的效果。可下降至2DEG通道或著甚至在2DEG通道下方進(jìn)行凹槽蝕刻，以避免在GaN/AlGaN界面處的過渡電阻。但是，埋入式金屬觸點(diǎn)結(jié)構(gòu)與2DEG通道直接接觸。金屬觸點(diǎn)與2DEG通道之間的這種直接連接在通道-金屬界面處引起電流擁擠且增加了觸點(diǎn)比電阻。

發(fā)明內(nèi)容

本文對(duì)用于化合物半導(dǎo)體器件的觸點(diǎn)結(jié)構(gòu)的實(shí)施例進(jìn)行了說明，其包括結(jié)合有摻雜區(qū)域的凹陷金屬區(qū)域。所述觸點(diǎn)結(jié)構(gòu)在通道與摻雜區(qū)域之間具有降低的過渡電阻，并避免了異質(zhì)結(jié)處(即，不同晶體半導(dǎo)體的兩個(gè)層或區(qū)域之間的界面，例如，AlGaN/GaN界面處)的過渡電阻。通過在凹陷金屬區(qū)域與通道之間設(shè)置摻雜區(qū)域，2DEG通道與觸點(diǎn)結(jié)構(gòu)之間的過渡電阻降低。該低歐姆觸點(diǎn)結(jié)構(gòu)可在非常低的溫度下實(shí)現(xiàn)，例如，<450℃。利用在這種低溫安排，如果需要，則可使用標(biāo)準(zhǔn)鋁金屬化方案。還可采用其他金屬和處理溫度，如本文所述。

根據(jù)半導(dǎo)體器件的一個(gè)實(shí)施例，所述半導(dǎo)體器件包括半導(dǎo)體本體，半導(dǎo)體本體包括多個(gè)化合物半導(dǎo)體層和形成于其中一個(gè)化合物半導(dǎo)體層內(nèi)的二維電荷載氣通道區(qū)域。所述半導(dǎo)體器件進(jìn)一步包括布置在半導(dǎo)體本體內(nèi)的觸點(diǎn)結(jié)構(gòu)。所述觸點(diǎn)結(jié)構(gòu)包括金屬區(qū)域和摻雜區(qū)域。所述金屬區(qū)域從半導(dǎo)體本體的第一側(cè)延伸至半導(dǎo)體本體內(nèi)且至少延伸到包括通道區(qū)域的 化合物半導(dǎo)體層。所述摻雜區(qū)域形成于金屬區(qū)域與通道區(qū)域之間的半導(dǎo)體本體內(nèi)，以使通道區(qū)域通過摻雜區(qū)域與金屬區(qū)域電連接。

根據(jù)半導(dǎo)體器件的另一個(gè)實(shí)施例，所述半導(dǎo)體器件包括半導(dǎo)體本體，半導(dǎo)體本體包括多個(gè)化合物半導(dǎo)體層和形成于其中一個(gè)化合物半導(dǎo)體層內(nèi)的通道區(qū)域。所述半導(dǎo)體器件進(jìn)一步包括金屬區(qū)域和摻雜區(qū)域，所述金屬區(qū)域從半導(dǎo)體本體的第一側(cè)延伸到半導(dǎo)體本體內(nèi)且至少延伸到包括通道區(qū)域的化合物半導(dǎo)體層，所述摻雜區(qū)域形成于半導(dǎo)體本體內(nèi)，并置于金屬區(qū)域與通道區(qū)域之間，以使通道區(qū)域通過摻雜區(qū)域與金屬區(qū)域隔開。

根據(jù)晶體管的一個(gè)實(shí)施例，所述晶體管包括半導(dǎo)體本體，所述半導(dǎo)體本體包括多個(gè)化合物半導(dǎo)體層，其中在兩個(gè)不同化合物半導(dǎo)體層之間具有異質(zhì)結(jié)。異質(zhì)結(jié)下方形成通道區(qū)域。金屬區(qū)域延伸至異質(zhì)結(jié)下方的半導(dǎo)體本體內(nèi)從而至少延伸到通道區(qū)域。形成于半導(dǎo)體本體內(nèi)的摻雜區(qū)域置于金屬區(qū)域與通道區(qū)域之間，以使通道區(qū)域通過摻雜區(qū)域與金屬區(qū)域隔開。