CN117613074B - 一种半导体装置和制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种半导体装置和制造方法，该半导体装置包括：基板；第一氮化物半导体层设置于基板上；第二氮化物半导体层设置于第一氮化物半导体层上；介电层设置于第二氮化物半导体层上，其中介电层界定欧姆接触窗口，欧姆接触窗口具有第一侧及相对于第一侧的第二侧；其中第二氮化物半导体层包含第一离子注入区和第二离子注入区，第一离子注入区设置邻近于欧姆接触窗口的第一侧；及第二离子注入区设置邻近于欧姆接触窗口的第二侧。本发明通过欧姆接触窗口界定离子注入区，离子注入区内的离子与扩散后的欧姆金属离子形成合金，避免了欧姆金属离子在第二氮化物半导体层内的完全沉积，使得整体的欧姆接触电阻降低，增强了器件整体的可靠性。
Description
技术领域
本发明实施例涉及半导体技术领域，尤其涉及一种半导体装置和制造方法。
背景技术
氮化镓(GaN)是第三代半导体材料的代表，具有高电子迁移率，高击穿电压，和耐高温等优点，有着广阔的应用前景。但是，目前GaN材料还有一些问题没有解决。最主要的一个难题就是如何降低GaN的欧姆接触电阻，欧姆接触是指两个材料之间存在的低电阻的接触方式，现有技术中，欧姆接触电阻在0.5Ωmm以上。欧姆接触电阻过大会导致整个半导体器件电阻增加，输出的电流减少。
发明内容
本发明实施例提供一种半导体装置和制造方法，以解决现有的欧姆接触电阻过大导致半导体器件电阻增加，输出的电流减少的问题。
为了解决上述技术问题，本发明是这样实现的：
第一方面，本发明实施例提供了一种半导体装置，包含：
基板；
第一氮化物半导体层设置于所述基板上；
第二氮化物半导体层设置于所述第一氮化物半导体层上；
介电层设置于所述第二氮化物半导体层上，其中所述介电层界定欧姆接触窗口，所述欧姆接触窗口具有第一侧及相对于所述第一侧的第二侧；
其中所述第二氮化物半导体层包含第一离子注入区和第二离子注入区，所述第一离子注入区设置邻近于所述欧姆接触窗口的所述第一侧；及
所述第二离子注入区设置邻近于所述欧姆接触窗口的所述第二侧。
可选的，所述第一离子注入区在所述第二氮化物半导体层的投影面积的至少一部分在所述欧姆接触窗口在所述第二氮化物半导体层的投影面积外。
可选的，所述第二离子注入区在所述第二氮化物半导体层的投影面积的至少一部分在所述欧姆接触窗口在所述第二氮化物半导体层的投影面积外。
可选的，在沿连接所述第一离子注入区与所述第二离子注入区的方向上，所述第一离子注入区与所述第二离子注入区间隔一距离(x)。
可选的，所述距离(x)从所述第二氮化物半导体层向所述第一氮化物半导体层减少。
可选的，所述第一离子注入区在所述第二氮化物半导体层的投影面积的至少一部分和所述介电层在所述第二氮化物半导体层的投影面积的至少一部分重迭。
可选的，所述第一离子注入区自所述第一侧朝向远离所述欧姆接触窗口的方向延伸。
可选的，所述第二离子注入区自所述第二侧朝向远离所述欧姆接触窗口的方向延伸。
可选的，在沿连接所述第一离子注入区与所述第二离子注入区的方向上，所述第一离子注入区的宽度小于所述欧姆接触窗口的宽度。
可选的，在沿连接所述第一离子注入区与所述第二离子注入区的方向上，所述第一离子注入区自所述第一侧朝向远离所述欧姆接触窗口的方向延伸的距离为a，所述欧姆接触窗口的宽度为b，其中a/b为1/9至1/5。
可选的，所述第一离子注入区和所述第二离子注入区之间包含所述第二氮化物半导体层的一部分。
可选的，所述第一离子注入区和所述第二离子注入区之间更包含所述第一氮化物半导体层的一部分。
可选的，还包括金属层设置于所述欧姆接触窗口中，其中在所述欧姆接触窗口中的所述金属层在所述第二氮化物半导体层的投影面积的至少一部分在所述第一离子注入区在所述第二氮化物半导体层的投影面积外。
可选的，在所述欧姆接触窗口中的所述金属层在所述第二氮化物半导体层的投影面积的所述至少一部分在所述第二离子注入区在所述第二氮化物半导体层的投影面积外。
可选的，在所述欧姆接触窗口中的所述金属层的至少一部分与所述第二氮化物半导体层接触。
第二方面，本发明实施例提供了一种半导体装置的制造方法，包含：
提供基板；
形成第一氮化物半导体层于所述基板上；
形成第二氮化物半导体层于所述第一氮化物半导体层上；
于所述第二氮化物半导体层中的第一位置处形成第一离子注入区；及
于所述第二氮化物半导体层中的第二位置处形成第二离子注入区。
可选的，还包含：
在形成所述第一离子注入区及所述第二离子注入区之后，形成介电层于所述第二氮化物半导体层上。
可选的，还包含：
在所述介电层中形成欧姆接触窗口，所述欧姆接触窗口具有第一侧及相对于所述第一侧的第二侧，所述第一侧对所述第二氮化物半导体层的投影与所述第一位置重叠，所述第二侧对所述第二氮化物半导体层的投影与所述第二位置重叠。
可选的，还包含：
形成金属层于所述欧姆接触窗口中。
可选的，在沿连接所述第一离子注入区与所述第二离子注入区的方向上，所述第一离子注入区的宽度小于所述欧姆接触窗口的宽度。
第三方面，本发明实施例提供了一种半导体装置，包含：
基板；
第一氮化物半导体层设置于所述基板上；
第二氮化物半导体层设置于所述第一氮化物半导体层上并包含第一离子注入区和第二离子注入区；及
欧姆接触设置于所述第二氮化物半导体层上，其中所述欧姆接触与第一离子注入区和第二离子注入区接触。
可选的，所述第一离子注入区和所述第二离子注入区彼此间隔一距离。
可选的，在沿连接所述第一离子注入区和所述第二离子注入区的方向上，所述第一离子注入区的宽度小于所述距离。
可选的，在沿连接所述第一离子注入区和所述第二离子注入区的方向上，所述距离与所述欧姆接触与所述第二氮化物半导体层相接触的区域的宽度之间的差值小于第一门限。
可选的，所述第一离子注入区在所述第二氮化物半导体层的投影面积的至少一部分在所述欧姆接触与所述第二氮化物半导体层相接触的区域在所述第二氮化物半导体层的投影面积外。
本发明实施例提供的半导体装置包括，基板、第一氮化物半导体层、第二氮化物半导体层、介电层、欧姆接触窗口、第一离子注入区和第二离子注入区。第一氮化物半导体层设置于基板上；第二氮化物半导体层设置于第一氮化物半导体层上；介电层设置于第二氮化物半导体层上，其中介电层界定欧姆接触窗口，欧姆接触窗口具有第一侧及相对于第一侧的第二侧；其中第二氮化物半导体层包含第一离子注入区和第二离子注入区，第一离子注入区设置邻近于欧姆接触窗口的第一侧；及第二离子注入区设置邻近于欧姆接触窗口的第二侧。本发明实施例提供的半导体装置中，通过介电层界定欧姆接触窗口，进一步通过欧姆接触窗口界定离子注入区，经过高温后，离子注入区内的离子与扩散后的欧姆金属离子形成合金，因此，避免了欧姆金属离子在第二氮化物半导体层内的完全沉积，使得整体的欧姆接触电阻降低，增强了器件整体的可靠性；并且本发明实施例增加的离子注入区并没有改变半导体装置整体结构，在降低欧姆接触电阻的同时维持了半导体装置的稳定性。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
图1是本发明实施例提供的一种半导体装置的示意图之一；
图2是本发明实施例提供的一种半导体装置的示意图之二；
图3是本发明实施例提供的一种半导体装置的示意图之三；
图4是本发明实施例提供的一种半导体装置制造方法的流程图；
图5A是本发明实施例提供的一种半导体装置制造方法的工艺图之一；
图5B是本发明实施例提供的一种半导体装置制造方法的工艺图之二；
图5C是本发明实施例提供的一种半导体装置制造方法的工艺图之三；
图5D是本发明实施例提供的一种半导体装置制造方法的工艺图之四；
图5E是本发明实施例提供的一种半导体装置制造方法的工艺图之五；
图5F是本发明实施例提供的一种半导体装置制造方法的工艺图之六；
图5G是本发明实施例提供的一种半导体装置制造方法的工艺图之七；
图5H是本发明实施例提供的一种半导体装置制造方法的工艺图之八；
图5I是本发明实施例提供的一种半导体装置制造方法的工艺图之九；
图5J是本发明实施例提供的一种半导体装置制造方法的工艺图之十；
图5K是本发明实施例提供的一种半导体装置制造方法的工艺图之十一。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
针对上述问题，请参考图1和图2，本发明实施例提供了一种半导体装置100，包含：
基板101；
第一氮化物半导体层103设置于所述基板101上；
第二氮化物半导体层105设置于所述第一氮化物半导体层103上；
介电层107设置于所述第二氮化物半导体层105上，其中所述介电层107界定欧姆接触窗口109，所述欧姆接触窗口109具有第一侧109a及相对于所述第一侧109a的第二侧109b；
其中所述第二氮化物半导体层105包含第一离子注入区111a和第二离子注入区111b，所述第一离子注入区111a设置邻近于所述欧姆接触窗口109的所述第一侧109a；及
所述第二离子注入区111b，设置邻近于所述欧姆接触窗口109的所述第二侧109b。
在一些实施例中，第一氮化物半导体层103可以设置在基板101上，第一氮化物半导体层103可以包含III-V族层。第一氮化物半导体层103可以包含但不限于III族氮化物。第一氮化物半导体层103可以包含氮化镓(GaN)层，GaN的能隙为约3.4 eV。
在一些实施例中，第二氮化物半导体层105可以包含III-V族层。第二氮化物半导体层105可以包含但不限于III族氮化物。第二氮化物半导体层105的能隙可以大于第一氮化物半导体层103105的能隙。第二氮化物半导体层105可以包含铝氮化镓(AlGaN)层。AlGaN的能隙为约4.0 eV。
在一些实施例中，半导体装置100还可以包含缓冲层。缓冲层可以设置在基板101上。缓冲层可经配置以减少因基板101与第一氮化物半导体层103之间的晶格失配(latticemismatch)所引起的缺陷。
在一些实施例中，介电层107设置在所述第二氮化物半导体层105上。介电层107可包含氮化物、氮化硅、氧化物、氧化硅、氮氧化物、氮氧化硅或其他适合的材料，介电层107还可以包括外延钝化层。
在一些实施例中，欧姆接触窗口109根据介电层107界定，包括第一侧109a及相对于所述第一侧109a的第二侧109b。
示例性的，第一离子注入区111a与第二离子注入区111b相互独立；在第一离子注入区111a与第二离子注入区111b形成间隔区，该间隔区为非离子注入区；
或，第一离子注入区111a与第二离子注入区111b共同围成闭合的离子注入区（111a, 111b），该闭合的离子注入区包围非离子注入区，欧姆接触窗口109在第二氮化物半导体层105上的正投影被离子注入区（111a, 111b）的外边界包围，欧姆接触窗口109在第二氮化物半导体层105上的正投影包括位于非离子注入区的部分和位于闭合的离子注入区的部分。
在一些实施例中，第二氮化物半导体层105还包含邻近于欧姆接触窗口109的第一侧109a的第一离子注入区111a和邻近于欧姆接触窗口109的所述第二侧109b的第二离子注入区111b。对离子注入区（111a, 111b）进行离子注入后，在第二氮化物半导体层105内形成高浓度掺杂，接着形成金属层113（欧姆金属），若第二氮化物半导体层105内无离子注入，通过金属层113材料与接触区的第二氮化物半导体层105之间的化学键实现欧姆接触，欧姆金属中的金属离子（如钛Ti离子）会沉积至第二氮化物半导体层105，但在本发明实施例中，在高温环境下，离子注入区（111a, 111b）内的离子与扩散至第二氮化物半导体层105的金属离子会形成合金，因避免了欧姆金属离子在第二氮化物半导体层105内的完全沉积，减小了欧姆接触电阻。
请参考图1，金属层113可以为源极金属、漏极金属和栅极金属。
本发明实施例提供的半导体装置包括，基板101、第一氮化物半导体层103、第二氮化物半导体层105、介电层107、欧姆接触窗口109、第一离子注入区111a和第二离子注入区111b。第一氮化物半导体层103(103)设置于基板101上；第二氮化物半导体层105设置于第一氮化物半导体层103上；介电层107设置于第二氮化物半导体层105上，其中介电层107界定欧姆接触窗口109，欧姆接触窗口109具有第一侧109a及相对于第一侧109a的第二侧109b；其中第二氮化物半导体层105包含第一离子注入区111a和第二离子注入区111b，第一离子注入区111a设置邻近于欧姆接触窗口109的第一侧109a；及第二离子注入区111b设置邻近于欧姆接触窗口109的第二侧109b。本发明实施例提供的半导体装置中，通过介电层107界定欧姆接触窗口109，进一步通过欧姆接触窗口109界定离子注入区（111a, 111b），在高温环境下，离子注入区（111a, 111b）内的离子与扩散后的欧姆金属离子形成合金，因此，避免了欧姆金属中的金属离子在第二氮化物半导体层105内的完全沉积，使得整体的欧姆接触电阻降低，增强了器件整体的可靠性；并且本发明实施例增加的离子注入区（111a,111b）并没有改变半导体装置整体结构，实现工艺较简单，可用于大规模生产，在降低欧姆接触电阻的同时维持了半导体装置的稳定性。
可选的，本发明实施例中的离子注入可以为硅Si离子注入，欧姆金属包含钛Ti离子，设置离子注入区（111a, 111b）增加Si的浓度，在高温环境下，Si离子会与扩散后的Ti离子形成TixSiy合金，使得整体的欧姆接触电阻降低。
值得说明的是，请参考图3，由于离子扩散的作用，欧姆金属中的金属离子至少部分会在第二氮化物半导体层105内扩散，主要沿图中第二方向在第二氮化物半导体层105内扩散，除第二方向外，金属离子在第二氮化物半导体层105内还会沿多个方向继续扩散，至少包含沿第一方向继续扩散，通过本发明实施例中设定的两个的离子注入区（111a,111b），能够使得离子注入区（111a, 111b）内的离子扩散更快，与金属离子结合速度更快，并且通过两个离子注入区（111a, 111b）使得离子扩散更加充分，因此，通过两个离子注入区（111a, 111b）的设置，使得离子扩散速度更快的同时还增加了扩散范围。
值得说明的是，测试结果显示，现有技术的欧姆接触电阻率RC基本在0.5Ω.mm以上；而通过本发明实施例中通过离子注入区（111a, 111b）注入离子后，欧姆接触电阻率降低到了0.25Ω.mm以下。
请参考2和图3，在一种可能的实现方式中，所述第一离子注入区111a在所述第二氮化物半导体层105的投影面积的至少一部分在所述欧姆接触窗口109在所述第二氮化物半导体层105的投影面积外。
值得说明的是，请参考图3，由于离子扩散的作用，金属离子在第二氮化物半导体层105内沿多个方向继续扩散，因此，本发明实施例中，所述欧姆接触窗口109在所述第二氮化物半导体层105上的正投影的至少部分，位于所述第一离子注入区111a内。通过限定欧姆接触窗口109在所述第二氮化物半导体层105上的正投影与第一离子注入区111a的位置关系，避免第一离子注入区111a的范围受到局限，从而使得第一离子注入区111a的范围更广，第一离子注入区111a内的离子（如硅离子）扩散的更充分，进而使得沿多方向扩散的金属离子能与第一离子注入区111a内的离子形成合金，避免了更多欧姆金属离子在第二氮化物半导体层105内的完全沉积，使得整体的欧姆接触电阻降低。
在一种可能的实现方式中，所述第二离子注入区111b在所述第二氮化物半导体层105的投影面积的至少一部分在所述欧姆接触窗口109在所述第二氮化物半导体层105的投影面积外。
可选的，本发明实施例中，通过设置所述欧姆接触窗口109在所述第二氮化物半导体层105上的正投影的至少部分，位于所述第二离子注入区111b内。通过限定欧姆接触窗口109在所述第二氮化物半导体层105上的正投影与第二离子注入区111b的位置关系，避免第二离子注入区111b的范围受到局限，从而使得第二离子注入区111b的范围更广，第二离子注入区111b内的离子（如硅离子）扩散的更充分，进而使得沿多方向扩散的金属离子能与第二离子注入区111b内的离子形成合金，避免了更多欧姆金属离子在第二氮化物半导体层105内的完全沉积，使得整体的欧姆接触电阻降低。
在一种可能的实现方式中，在第一离子注入区111a与所述第二离子注入区111b的方向上，所述第一离子注入区111a与所述第二离子注入区111b间隔一距离x。
可选的，请参考图2，在第一方向（沿第一离子注入区111a与所述第二离子注入区111b的方向上）上，第一离子注入区111a与第二离子注入区111b间隔一距离x，x>0，且x小于欧姆接触窗口109的关键尺寸(Critical Dimension, CD)，如b，由于离子扩散的作用，金属离子在第二氮化物半导体层105内沿多个方向继续扩散，通过设定第一离子注入区111a与第二离子注入区111b形成间隔区，使得金属层113在第二氮化物半导体层105上的正投影至少部分位于第一离子注入区111a与第二离子注入区111b之间的间隔区内；，且至少部分离子注入区（111a, 111b）与欧姆金属接触，使得离子注入区（111a, 111b）的范围更广，通过两个离子注入区（111a, 111b）的设置，使得离子扩散速度更快的同时还增加了扩散范围。
在一种可能的实现方式中，所述距离x从所述第二氮化物半导体层105向所述第一氮化物半导体层103减少。
可选的，两个离子注入区（111a, 111b）之间的距离x沿第二方向（沿所述第二氮化物半导体层105向所述第一氮化物半导体层103）减小，使得离子注入区（111a, 111b）尽可能的在欧姆金属淀积的覆盖范围内，使得离子注入区（111a, 111b）内的的离子扩散的更充分，与欧姆金属淀积的方向相同，避免了更多欧姆金属离子在第二氮化物半导体层105内的完全沉积，使得整体的欧姆接触电阻降低。
在一种可能的实现方式中，所述第一离子注入区111a在所述第二氮化物半导体层105的投影面积的至少一部分和所述介电层107在所述第二氮化物半导体层105的投影面积的至少一部分重迭。
可选的，本发明实施例通过设置所述介电层107在所述第二氮化物半导体层105上的正投影的至少，位于所述第一离子注入区111a，使得第一离子注入区111a的范围更广，进而使得沿多方向扩散的金属离子能与第一离子注入区111a内的离子形成合金，使得整体的欧姆接触电阻降低。
在一种可能的实现方式中，所述第一离子注入区111a自所述第一侧109a朝向远离所述欧姆接触窗口109的方向延伸。
可选的，本发明实施例通过设置第一离子注入区111a自所述第一侧109a朝向远离所述欧姆接触窗口109的方向延伸，进一步使得第一离子注入区111a的范围更广，避免了更多欧姆金属离子在第二氮化物半导体层105内的完全沉积，使得整体的欧姆接触电阻降低。
在一种可能的实现方式中，所述第二离子注入区111b自所述第二侧109b朝向远离所述欧姆接触窗口109的方向延伸。
可选的，本发明实施例通过设置第二离子注入区111b自所述第第二侧109b朝向远离所述欧姆接触窗口109的方向延伸，进一步使得第二离子注入区111b的范围更广，避免了更多欧姆金属离子在第二氮化物半导体层105内的完全沉积，使得整体的欧姆接触电阻降低。
在一种可能的实现方式中，在沿连接所述第一离子注入区111a与所述第二离子注入区111b的方向上，所述第一离子注入区111a的宽度小于所述欧姆接触窗口109的宽度。
可选的，请参考图2，通过设置沿第一方向上，第一离子注入区111a的宽度小于所述欧姆接触窗口109的宽度，来避免由于第一离子注入区111a与欧姆接触窗口109的宽度的完全相同导致的第一离子注入区111a过大，进而避免由于第一离子注入区111a过大导致的成本增加，在降低成本基础上增加离子扩散程度，避免了更多欧姆金属离子在第二氮化物半导体层105内的完全沉积，使得整体的欧姆接触电阻降低。
在一种可能的实现方式中，在沿连接所述第一离子注入区111a与所述第二离子注入区111b的方向上，所述第一离子注入区111a自所述第一侧109a朝向远离所述欧姆接触窗口109的方向延伸的距离为a，所述欧姆接触窗口109的宽度为b，其中a/b为1/9至1/5。
可选的，请参考图2，在具体的应用场景中，沿第一方向上，第一离子注入区111a自所述第一侧109a朝向远离所述欧姆接触窗口109的方向延伸的距离为a，欧姆接触窗口109的宽度为b，其中a/b需满足：1/9≤a/b≤1/5，经多次仿真实验得出，这个范围内的a/b有助于欧姆接触电阻的降低和器件的整体性能。
在一种可能的实现方式中，所述第一离子注入区111a和所述第二离子注入区111b之间包含所述第二氮化物半导体层105的一部分。
可选的，通过设置第一离子注入区111a和第二离子注入区111b之间包含所述第二氮化物半导体层105的一部分，避免第一离子注入区111a与第二离子注入区111b的重合，实现了两个离子注入区（111a, 111b），通过两个离子注入区（111a, 111b）的设置，使得离子扩散速度更快的同时还增加了扩散范围。
在一种可能的实现方式中，所述第一离子注入区111a和所述第二离子注入区111b之间更包含所述第一氮化物半导体层103的一部分。
可选的，第一离子注入区111a和所述第二离子注入区111b之间还可以包含所述第一氮化物半导体层103的一部分，进一步，还可以通过增加离子注入区（111a, 111b）沿第二方向上的范围使得离子扩散区域更广，避免了欧姆金属离子在第一氮化物半导体层103内的沉积，增加在第一氮化物半导体层103的二维电子气的流通效果，使得整体的欧姆接触电阻降低。
在一种可能的实现方式中，还包括金属层113设置于所述欧姆接触窗口109中，其中在所述欧姆接触窗口109中的所述金属层113在所述第二氮化物半导体层105的投影面积的至少一部分在所述第一离子注入区111a在所述第二氮化物半导体层105的投影面积外。
可选的，所述金属层113在所述第二氮化物半导体层105上的正投影中的至少部分，位于所述第一离子注入区11a。
在一种可能的实现方式中，在所述欧姆接触窗口109中的所述金属层113在所述第二氮化物半导体层105的投影面积的所述至少一部分在所述第二离子注入区111b在所述第二氮化物半导体层105的投影面积外。
可选的，所述金属层113在所述第二氮化物半导体层105上的正投影中的至少部分，位于所述第二离子注入区111b。
在一种可能的实现方式中，在所述欧姆接触窗口109中的所述金属层113的至少一部分与所述第二氮化物半导体层105接触。
可选的，通过设置欧姆接触窗口109中的所述金属层113的至少一部分与所述第二氮化物半导体层105接触，避免第一离子注入区111a与第二离子注入区111b的重合，还避免了全部金属层113均与离子注入区（111a, 111b）接触，避免改变半导体装置整体结构，在降低欧姆接触电阻的同时维持了半导体装置的稳定性。
目前，降低欧姆接触电阻主要通过不同电极金属的选择和氮化镓表面预处理等来实现，上述各种方法虽然可以相对减小接触电阻率，但是得到的比接触电阻仍然很大，并且上述方法工艺复杂、步骤繁琐、结果不可控。
因此，请参考图4、图5A到图5K，本发明实施例还提供一种半导体装置的制造方法，包括：
请参考图5A，步骤S1：提供基板101；
请参考图5C，步骤S2：形成第一氮化物半导体层103于所述基板101上；
请参考图5D，步骤S3：形成第二氮化物半导体层105于所述第一氮化物半导体层103上；
请参考图5F，步骤S4：于所述第二氮化物半导体层105中的第一位置处形成第一离子注入区111a；及
步骤S5：于所述第二氮化物半导体层105中的第二位置处形成第二离子注入区111b。
本发明提供的一种半导体装置的制造方法，首先提供基板101；形成第一氮化物半导体层103于所述基板101上；形成第二氮化物半导体层105于所述第一氮化物半导体层103上；于所述第二氮化物半导体层105中的第一位置处形成第一离子注入区111a；及于所述第二氮化物半导体层105中的第二位置处形成第二离子注入区111b。本发明实施例中，通过形成离子注入区（111a, 111b），使得注入范围能够有较为精准的控制，保持好的重复性，在欧姆金属淀积前对离子注入区（111a, 111b）注入离子，经过高温后离子注入区（111a, 111b）内的离子与扩散后的欧姆金属离子形成合金，因此，避免了欧姆金属离子在第二氮化物半导体层105内的完全沉积，使得整体的欧姆接触电阻降低，增强了器件整体的可靠性；并且本发明实施例增加的离子注入区（111a, 111b）并没有改变半导体装置整体结构，在降低欧姆接触电阻的同时维持了半导体装置的稳定性。
具体来说，可选的，形成第一离子注入区111a和第二离子注入区111b的过程还包括：
请参考图5B，形成缓冲层。缓冲层设置在基板101上，缓冲层可经配置以减少因基板101与第一氮化物半导体层103之间的晶格失配(lattice mismatch)所引起的缺陷。
请参考图5E，形成牺牲氧化层。牺牲氧化层设置第二氮化物半导体层105上，牺牲氧化层的下表面与第二氮化物半导体层105上表面接触。
请参考图5F，旋涂光刻胶，光刻胶在牺牲氧化层上，光刻胶与牺牲氧化层的上表面接触，再通过曝光、显影、刻蚀和离子注入，于第二氮化物半导体层105中的第一位置处形成第一离子注入区111a，于第二氮化物半导体层105中的第二位置处形成第二离子注入区111b。
请参考图5G，在离子注入区（111a, 111b）形成后，去除光刻胶和牺牲氧化层。
进一步的，本发明实施例中，可选的，还包括：
请参考图5H，在形成所述第一离子注入区（111a, 111b）及所述第二离子注入区（111a, 111b）之后，形成介电层107于所述第二氮化物半导体层105上。
可选的，介电层107的下表面与第二氮化物半导体层105的上表面接触。
进一步的，本发明实施例中，可选的，还包括：
请参考图5I，在所述介电层107中形成欧姆接触窗口109，所述欧姆接触窗口109具有第一侧109a及相对于所述第一侧109a的第二侧109b，所述第一侧109a对所述第二氮化物半导体层105的投影与所述第一位置重叠，所述第二侧109b对所述第二氮化物半导体层105的投影与所述第二位置重叠。
本发明实施例中，可选的，还包括：
请参考图5J，形成金属层113于所述欧姆接触窗口109中。
请参考图5K，本发明实施例中，可选的，在沿连接所述第一离子注入区111a与所述第二离子注入区111b的方向上，所述第一离子注入区（111a, 111b）的宽度小于所述欧姆接触窗口109的宽度。
请参考图1，本发明实施例还提供一种半导体装置100，包括：
基板101；
第一氮化物半导体层103设置于所述基板101上；
第二氮化物半导体层105设置于所述第一氮化物半导体层103上并包含第一离子注入区111a和第二离子注入区111b；及
欧姆接触设置于所述第二氮化物半导体层105上，其中所述欧姆接触与第一离子注入区111a和第二离子注入区111b接触。
本发明实施例提供的半导体装置包括，基板101、第一氮化物半导体层103、第二氮化物半导体层105、欧姆接触、第一离子注入区111a和第二离子注入区111b。第一氮化物半导体层103设置于所述基板101上；第二氮化物半导体层105设置于所述第一氮化物半导体层103上并包含第一离子注入区111a和第二离子注入区111b；欧姆接触设置于所述第二氮化物半导体层105上，其中所述欧姆接触与第一离子注入区111a和第二离子注入区111b接触。本发明实施例提供的半导体装置中，通过设置欧姆接触与第一离子注入区111a和第二离子注入区111b接触，经过高温后，离子注入区（111a, 111b）内的离子与欧姆接触部分扩散后的金属离子形成合金，因此，避免了欧姆金属离子在第二氮化物半导体层105内的完全沉积，使得整体的欧姆接触电阻降低，增强了器件整体的可靠性；并且本发明实施例增加的离子注入区（111a, 111b）并没有改变半导体装置整体结构，在降低欧姆接触电阻的同时维持了半导体装置的稳定性。
在一种可能的实现方式中，所述第一离子注入区111a和所述第二离子注入区111b彼此间隔一距离。
在一种可能的实现方式中，在沿连接所述第一离子注入区111a和所述第二离子注入区111b的方向上，所述第一离子注入区111a的宽度小于所述距离。
可选的，沿第一方向上，第一离子注入区111a的宽度小于所述欧姆接触窗口109的宽度。
在一种可能的实现方式中，在沿连接所述第一离子注入区111a和所述第二离子注入区111b的方向上，所述距离与所述欧姆接触与所述第二氮化物半导体层105相接触的区域的宽度之间的差值小于第一门限。可选的，其中，第一门限可以根据经验设置，或第一门限可以为0，即沿第一方向上（沿连接所述第一离子注入区111a和所述第二离子注入区111b的方向上），所述第一离子注入区111a和所述第二离子注入区111b间隔距离，与，所述欧姆接触与所述第二氮化物半导体层105相接触的区域的宽度相等。
在一种可能的实现方式中，所述第一离子注入区（111a, 111b）在所述第二氮化物半导体层105的投影面积的至少一部分在所述欧姆接触与所述第二氮化物半导体层105相接触的区域在所述第二氮化物半导体层105的投影面积外。
可选的，所述欧姆接触窗口109在所述第二氮化物半导体层105上的正投影中的至少部分，位于所述第一离子注入区111a。
除非另外规定，否则如“在…上”、“在…下”、“向上”、“左”、“右”、“向下”、“顶部”、“底部”、“竖直”、“水平”、“侧”、“高于”、“低于”、“上部”、“在…上方”、“在…下方”的空间描述是相对于图式中所展示的定向指示的。应理解，本文中所使用的空间描述仅出于说明的目的，且本文中所描述的结构的实际实施方案可以任何定向或方式在空间上布置，其限制条件为本公开的实施例的优点不会因此类布置而有偏差。
如本文中所使用，术语“竖直”用以指向上和向下方向，而术语“水平”是指横向于竖直方向的方向。
如本文中所使用，术语“大约”、“大体上”、“大体”和“约”用以描述和解释小的变化。当与事件或情况结合使用时，术语可指事件或情况精确发生的例子以及事件或情况极近似地发生的例子。举例来说，当结合数值使用时，术语可指小于或等于所述数值的±10%的变化范围，如小于或等于±5%、小于或等于±4%、小于或等于±3%、小于或等于±2%、小于或等于±1%、小于或等于±0.5%、小于或等于±0.1%或小于或等于±0.05%。举例来说，如果第一数值在第二数值的小于或等于±10%的变化范围内，如小于或等于±5%、小于或等于±4%、小于或等于±3%、小于或等于±2%、小于或等于±1%、小于或等于±0.5%、小于或等于±0.1%或小于或等于±0.05%，那么第一数值可认为“大体上”相同于或等于第二数值。举例来说，“大体上”垂直可指代相对于90°的小于或等于±10°的角度变化范围，如小于或等于±5°、小于或等于±4°、小于或等于±3°、小于或等于±2°、小于或等于±1°、小于或等于±0.5°、小于或等于±0.1°或小于或等于±0.05°。
如果两个表面之间的移位不超过5 µm、不超过2 µm、不超过1 µm或不超过0.5 µm，那么可认为这两个表面是共面的或大体上共面的。如果表面的最高点与最低点之间的移位不超过5 µm、不超过2 µm、不超过1 µm或不超过0.5 µm，那么可认为表面大体上平坦。
如本文中所使用，除非上下文另外明确规定，否则单数术语“一(a/an)”和“所述”可包含多个指示物。
如本文中所使用，术语“导电(conductive)”、“导电(electrically conductive)”和“电导率”指代输送电流的能力。导电材料通常指示呈现对于电流流动的极少或零对抗的那些材料。电导率的一个量度是西门子每米(S/m)。通常，导电材料是导电性大于大约104S/m (如至少105 S/m或至少106 S/m)的一种材料。材料的电导率有时可随温度而变化。除非另外指定，否则材料的电导率在室温下测量。
此外，有时在本文中以范围格式呈现量、比率和其它数值。应理解，此类范围格式是为了便利和简洁而使用，且应灵活地理解，不仅包含明确地指定为范围极限的数值，而且包含涵盖于那个范围内的所有个别数值或子范围，如同明确地指定每一数值和子范围一般。
虽然已参考本公开的具体实施例描述并说明本公开，但这些描述和说明并非限制性的。所属领域的技术人员应理解，可在不脱离如由随附权利要求书定义的本公开的真实精神和范围的情况下，作出各种改变且取代等效物。图解可能未必按比例绘制。归因于制造过程和公差，本公开中的工艺再现与实际设备之间可能存在区别。可能存在并未特定说明的本公开的其它实施例。应将本说明书和图式视为说明性而非限定性的。可进行修改，以使特定情形、材料、物质组成、方法或工艺适宜于本公开的目标、精神和范围。所有此类修改是既定在随附权利要求书的范围内。虽然本文中公开的方法已参考按特定次序执行的特定操作加以描述，但应理解，可在不脱离本公开的教示的情况下组合、细分或重新排序这些操作以形成等效方法。相应地，除非本文中特别指示，否则操作的次序和分组并非本公开的限制。
Claims (19)
1.一种半导体装置，其特征在于，包含：
基板；
第一氮化物半导体层设置于所述基板上；
第二氮化物半导体层设置于所述第一氮化物半导体层上，所述第二氮化物半导体层的能隙大于所述第一氮化物半导体层的能隙；
介电层设置于所述第二氮化物半导体层上，其中所述介电层界定欧姆接触窗口，所述欧姆接触窗口具有第一侧及相对于所述第一侧的第二侧；
其中所述第二氮化物半导体层包含第一离子注入区和第二离子注入区，所述第一离子注入区设置邻近于所述欧姆接触窗口的所述第一侧；及
所述第二离子注入区设置邻近于所述欧姆接触窗口的所述第二侧，所述第一离子注入区和所述第二离子注入区之间包含所述第二氮化物半导体层的一部分；
金属层设置于所述欧姆接触窗口中，其中在所述欧姆接触窗口中的所述金属层在所述第二氮化物半导体层的投影面积的至少一部分在所述第一离子注入区在所述第二氮化物半导体层的投影面积外；
在所述欧姆接触窗口中的所述金属层在所述第二氮化物半导体层的投影面积的所述至少一部分在所述第二离子注入区在所述第二氮化物半导体层的投影面积外。
2.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，所述第一离子注入区在所述第二氮化物半导体层的投影面积的至少一部分在所述欧姆接触窗口在所述第二氮化物半导体层的投影面积外。
3.根据权利要求2所述的半导体装置，其特征在于，所述第二离子注入区在所述第二氮化物半导体层的投影面积的至少一部分在所述欧姆接触窗口在所述第二氮化物半导体层的投影面积外。
4.根据权利要求3所述的半导体装置，其特征在于，在沿连接所述第一离子注入区与所述第二离子注入区的方向上，所述第一离子注入区与所述第二离子注入区间隔一距离(x)。
5.根据权利要求4所述的半导体装置，其特征在于，所述距离(x)从所述第二氮化物半导体层向所述第一氮化物半导体层减少。
6.根据权利要求2所述的半导体装置，其特征在于，所述第一离子注入区在所述第二氮化物半导体层的投影面积的至少一部分和所述介电层在所述第二氮化物半导体层的投影面积的至少一部分重迭。
7.根据权利要求2所述的半导体装置，其特征在于，所述第一离子注入区自所述第一侧朝向远离所述欧姆接触窗口的方向延伸。
8.根据权利要求7所述的半导体装置，其特征在于，所述第二离子注入区自所述第二侧朝向远离所述欧姆接触窗口的方向延伸。
9.根据权利要求7所述的半导体装置，其特征在于，在沿连接所述第一离子注入区与所述第二离子注入区的方向上，所述第一离子注入区的宽度小于所述欧姆接触窗口的宽度。
10.根据权利要求9所述的半导体装置，其特征在于，在沿连接所述第一离子注入区与所述第二离子注入区的方向上，所述第一离子注入区自所述第一侧朝向远离所述欧姆接触窗口的方向延伸的距离为a，所述欧姆接触窗口的宽度为b，其中a/b为1/9至1/5。
11.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，所述第一离子注入区和所述第二离子注入区之间更包含所述第一氮化物半导体层的一部分。
12.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，在所述欧姆接触窗口中的所述金属层的至少一部分与所述第二氮化物半导体层接触。
13.一种半导体装置的制造方法，其特征在于，包含：
提供基板；
形成第一氮化物半导体层于所述基板上；
形成第二氮化物半导体层于所述第一氮化物半导体层上，所述第二氮化物半导体层的能隙大于所述第一氮化物半导体层的能隙；
于所述第二氮化物半导体层中的第一位置处形成第一离子注入区；及
于所述第二氮化物半导体层中的第二位置处形成第二离子注入区，所述第一离子注入区和所述第二离子注入区之间包含所述第二氮化物半导体层的一部分；
在形成所述第一离子注入区及所述第二离子注入区之后，形成介电层于所述第二氮化物半导体层上；
在所述介电层中形成欧姆接触窗口，所述欧姆接触窗口具有第一侧及相对于所述第一侧的第二侧，所述第一侧对所述第二氮化物半导体层的投影与所述第一位置重叠，所述第二侧对所述第二氮化物半导体层的投影与所述第二位置重叠；
形成金属层于所述欧姆接触窗口中，其中在所述欧姆接触窗口中的所述金属层在所述第二氮化物半导体层的投影面积的至少一部分在所述第一离子注入区在所述第二氮化物半导体层的投影面积外；
在所述欧姆接触窗口中的所述金属层在所述第二氮化物半导体层的投影面积的所述至少一部分在所述第二离子注入区在所述第二氮化物半导体层的投影面积外。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，在沿连接所述第一离子注入区与所述第二离子注入区的方向上，所述第一离子注入区的宽度小于所述欧姆接触窗口的宽度。
15.一种半导体装置，其特征在于，包含：
基板；
第一氮化物半导体层设置于所述基板上；
第二氮化物半导体层设置于所述第一氮化物半导体层上并包含第一离子注入区和第二离子注入区；及
欧姆接触设置于所述第二氮化物半导体层上，其中所述欧姆接触与第一离子注入区和第二离子注入区接触；
所述第二氮化物半导体层的能隙大于所述第一氮化物半导体层的能隙；
所述第一离子注入区和所述第二离子注入区之间包含所述第二氮化物半导体层的一部分。
16.根据权利要求15所述的半导体装置，其特征在于，所述第一离子注入区和所述第二离子注入区彼此间隔一距离。
17.根据权利要求16所述的半导体装置，其特征在于，在沿连接所述第一离子注入区和所述第二离子注入区的方向上，所述第一离子注入区的宽度小于所述距离。
18.根据权利要求16所述的半导体装置，其特征在于，在沿连接所述第一离子注入区和所述第二离子注入区的方向上，所述距离与所述欧姆接触与所述第二氮化物半导体层相接触的区域的宽度之间的差值小于第一门限。
19.根据权利要求15所述的半导体装置，其特征在于，所述第一离子注入区在所述第二氮化物半导体层的投影面积的至少一部分在所述欧姆接触与所述第二氮化物半导体层相接触的区域在所述第二氮化物半导体层的投影面积外。
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