[發(fā)明專利]具有低歐姆接觸電阻的氮化鎵器件

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201380030015.6
• 申請日: 2013-06-05
• 公開（公告）號: CN104471713B
• 公開（公告）日: 2019-01-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: K·塔巴塔比;W·E·霍克;E·M·詹貝斯;K·麥卡錫
• 申請（專利權(quán)）人: 雷聲公司
• 主分類號: H01L29/778
• 分類號: H01L29/778;H01L29/08;H01L29/06
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 林金朝;王英

本發(fā)明描述了具有臺面結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，所述臺面結(jié)構(gòu)包括：下層半導(dǎo)體層；上層半導(dǎo)體層，其具有與所述下層半導(dǎo)體層不同的帶隙并且與所述下層半導(dǎo)體層直接接觸，以在所述上層半導(dǎo)體層之間形成二維電子氣區(qū)。所述二維電子氣區(qū)具有終止于所述臺面的側(cè)壁處的外邊緣。附加電子施主層具有比下層的帶隙高的帶隙，其設(shè)置在所述臺面結(jié)構(gòu)的側(cè)壁部分上并且設(shè)置在所述2DEG區(qū)的終止于所述臺面的側(cè)壁處的區(qū)上。歐姆接觸材料設(shè)置在電子施主層上。側(cè)向HEMT由電子施主層、2DEG區(qū)和歐姆接觸材料形成，其增大了沿著所述下層半導(dǎo)體層與所述電子施主層之間的接觸部的電子濃度(即，降低了歐姆接觸電阻)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明總體上涉及氮化物(GaN)半導(dǎo)體器件，并且更具體地涉及具有低歐姆接觸電阻的氮化鎵(GaN)半導(dǎo)體器件。

背景技術(shù)

如本領(lǐng)域所知的，與現(xiàn)有器件相比，第二代GaN HEMT器件(30-300GHz)必須具有溝道中的更高的表層電荷(sheet charge)、更薄并且具有更高Al摩爾分數(shù)的AlGaN、InAlN或InGaAlN肖特基接觸層厚度、以及更低的寄生歐姆接觸電阻(＜0.2ohm mm)。

用于形成第一代器件的歐姆接觸的一種方法包括在850-900℃下利用快速熱退火形成Ti/Al/勢壘/Au，這通常會產(chǎn)生具有高歐姆接觸電阻(＞0.2ohm mm)和由于＜＝2um的源極/漏極接觸部間隔而造成的較低產(chǎn)量的器件。

用于產(chǎn)生具有較低歐姆接觸電阻的器件的一種建議的方法在圖1A-1C中示出。此處，例如碳化硅(SiC)或硅Si的襯底，具有外延形成在襯底上的氮化鎵(GaN)層。具有比GaN大的帶隙的半導(dǎo)體層(即，肖特基接觸層)(例如，AlGaN、InAlN或InGaAlN層)形成在GaN層上，產(chǎn)生了在GaN層與較大帶隙肖特基接觸層之間的界面處產(chǎn)生的二維電子氣(2DEG)層。接著，在肖特基接觸層上形成掩膜并且利用任何適合的干法蝕刻在如圖所示的源極和漏極接觸區(qū)中蝕刻肖特基和GaN的暴露的部分。所產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)是如圖1B中所示的臺面形狀的結(jié)構(gòu)。如圖1C中所示，n+摻雜的GaN歐姆接觸層沉積在蝕刻結(jié)構(gòu)之上。注意，二維電子氣(2DEG)層的端部(即，邊緣)現(xiàn)在直接接觸n+摻雜的GaN的歐姆接觸層。這個方法遭受兩個問題：第一，二維電子氣(2DEG)邊緣上的蝕刻和暴露會使所暴露的蝕刻表面附近的載流子濃度和電子遷移率折中。第二，源極處的電子注入和漏極處的電子收集僅通過二維電子氣與n+摻雜的GaN歐姆接觸層之間的薄(～50埃)接觸部。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)本公開內(nèi)容，提供了半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其具有：襯底；以及設(shè)置在襯底上的臺面結(jié)構(gòu)，臺面結(jié)構(gòu)包括下層半導(dǎo)體層和上層半導(dǎo)體層，上層半導(dǎo)體層具有與下層半導(dǎo)體層不同的帶隙并且與下層半導(dǎo)體層直接接觸，以在上層半導(dǎo)體層之間形成二維電子氣區(qū)，二維電子氣區(qū)具有終止于臺面?zhèn)缺谔幍耐膺吘墸辉O(shè)置在臺面結(jié)構(gòu)的側(cè)壁部分上并且設(shè)置在二維電子氣區(qū)的終止于臺面?zhèn)缺谔幍膮^(qū)上的電子施主層；以及設(shè)置在電子施主層上的歐姆接觸材料。

在一個實施例中，提供了半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其具有：襯底；以及設(shè)置在襯底上的臺面結(jié)構(gòu)，臺面結(jié)構(gòu)包括下層半導(dǎo)體層和上層半導(dǎo)體層，上層半導(dǎo)體層具有比下層半導(dǎo)體層高的帶隙并且與下層半導(dǎo)體層直接接觸，以在上層半導(dǎo)體層之間形成二維電子氣區(qū)，二維電子氣區(qū)具有終止于臺面?zhèn)缺谔幍耐膺吘墸痪哂斜认聦影雽?dǎo)體層高的帶隙的附加半導(dǎo)體層，所述附加半導(dǎo)體層設(shè)置在臺面結(jié)構(gòu)的側(cè)壁部分上，設(shè)置在二維電子氣區(qū)的終止于臺面?zhèn)缺谔幍膮^(qū)上，并設(shè)置在下層半導(dǎo)體層上，并且與下層半導(dǎo)體層直接接觸，以在附加層與下層半導(dǎo)體層之間形成二維電子氣區(qū)；以及設(shè)置在電子施主層上的歐姆接觸材料。

在一個實施例中，提供了半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其具有：襯底；以及設(shè)置在襯底上的臺面結(jié)構(gòu)，臺面結(jié)構(gòu)包括下層半導(dǎo)體層和上層半導(dǎo)體層，上層半導(dǎo)體層具有與下層半導(dǎo)體層不同的帶隙并且與下層半導(dǎo)體層直接接觸；電子施主層，其設(shè)置在臺面結(jié)構(gòu)的側(cè)壁部分上并且設(shè)置在二維電子氣區(qū)的終止于臺面?zhèn)缺谔幍膮^(qū)上；以及設(shè)置在電子施主層上的歐姆接觸材料。