[發明專利]半導體器件及制造方法

有效

• 申請號: 201510178296.0
• 申請日: 2015-04-15
• 公開（公告）號: CN105097900A
• 公開（公告）日: 2015-11-25
• 發明（設計）人: 約翰內斯·J·T·M·唐克爾;斯蒂凡·巴斯蒂安·西蒙·海爾;喬斯·安德斯帝格
• 申請（專利權）人: 恩智浦有限公司
• 主分類號: H01L29/47
• 分類號: H01L29/47;H01L21/285
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 王波波

技術領域

本發明涉有一種半導體器件，其包括在襯底上的至少一個有源層，例如GaN層，以及至該至少一個有源層的肖特基接觸。本發明還涉及一種制作該半導體器件的方法。

背景技術

III-V族氮化物，如氮化鎵(GaN)，因作為高溫、高功率電子的可靠材料而受到關注。下一代高效電源轉換器要求快速開關、低傳導損失的器件可以處理高電壓。GaN對于高達1千伏的電壓而言是上佳的候選，`在肖特基二極管和高電子遷移率晶體管(high-electronmobilitytransistor，HEMT)中顯示出優秀的開關性能。由于硅外延上氮化鎵(GaN-on-Si)的優點，半導體業界正在積極地將III-V族的特定元件專門技術與低成本高產量的硅主流生產設備相結合。

對于主流硅的兼容性的一個關鍵考慮是所使用的金屬，以及當技術演進時，對于基于GaN的半導體器件的再生性、一致性、熱穩定性和高溫運行的要求會愈加嚴格。

半導體器件可以包括肖特基接觸，肖特基接觸通常包括鎳層，鎳層與半導體器件的至少一個有源層相接觸。

發明內容

根據本發明的第一方面，提供一種半導體器件，包括襯底上的至少一個有源層，以及至該至少一個有源層的肖特基接觸，肖特基接觸包括至少為鈦和氮的主體，主體與至少一個有源層電性耦合。

由于與有源層形成肖特基勢壘的肖特基金屬是由TiN而不是鎳來形成的，因此具有優點。已經發現TiN是一種有效的肖特基金屬，在工藝過程中實質上穩定。可以形成接觸的體塊的主體可以與至少一個有源層物理接觸并與之電性耦合。

主體可包括鈦、鎢和氮。特別地，主體可以是氮化鈦鎢TiW(N)，與至少一個有源層相接觸。

肖特基接觸的主體可以通過物理氣相沉積(PVD)來沉積。

肖特基接觸可以包括子層的堆疊，子層包括在至少一個有源層上的第一Ti子層，以及TiW(N)層。肖特基接觸可包括在至少一個有源層上的Ti子層、第一TiW子層、第二TiW子層、以及在第一和第二TiW子層之間的TiW(N)子層。

這可以是由一種工藝所得的結構，在該工藝中，氮被逐步引入到反應室中的反應物中，并被逐步去除，反應室例如濺射沉積工具。

優選地，TiW(N)子層具有超過第一、第二TiW子層厚度之和的厚度，從而子層堆疊的性狀由TiW(N)子層主導。

Ti子層可以比第一TiW子層和/或第二TiW子層厚。

肖特基接觸可包括堆疊，堆疊包括有源層部分和連接部分，有源層部分適應為耦合到有源層，連接部分耦合到有源層部分，以提供至肖特基接觸的連接，其中主體形成為有源層部分。連接部分可布置在有源層部分上并與有源層相反。從而，有源層部分可以與有源層物理接觸，連接部分可以提供堆疊的較低電阻部分，以便利于肖特基柵的電性能。連接部分可比有源層部分厚。

連接部分可包括鋁。

該器件可包括在肖特基接觸上的背部金屬。特別地，背部金屬層可與肖特基接觸的連接部分接觸，并可只與之接觸。背部金屬層可包括鋁。背部金屬層可提供向/自器件的肖特基接觸的連接點。

肖特基接觸可由電絕緣材料被橫向地界定，電絕緣材料可包括介電材料。可選地，該電絕緣材料至少部分地包括氮化硅或氧化硅。可選地，電絕緣材料包括氮化硅的子層和氧化硅的子層，該氮化硅子層形成在鈍化層上，氧化硅子層形成在氮化硅子層上。

半導體器件可包括另一接觸，該另一接觸包括源接觸和漏接觸中的一個。半導體器件可包括兩個其他接觸，一個源接觸和一個漏接觸。

盡管本發明可應用于任意合適的半導體器件，本發明特別適合于包括氮化鎵(GaN)有源層的半導體器件的應用。AlGaN層可將GaN層與半導體器件的肖特基接觸的金屬相分離。有源層可以是基于III-V族氮化物的。

根據本發明的另一方面，提供了一種制造器件的方法，該方法包括：

提供襯底；

在所述襯底上形成至少一個有源層；

通過沉積至少為鈦和氮的主體來在所述至少一個有源層上形成肖特基接觸，所述主體與所述至少一個有源層電性接觸。

該方法可以包括通過控制肖特基接觸主體中的氮含量來控制肖特基接觸的肖特基勢壘高度的步驟。