DE102005018318A1 - Nitridhalbleitervorrichtung und deren Herstellungsverfahren - Google Patents

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Abstract

Offenbart ist eine Nitridhalbleitervorrichtung mit einer ohmschen Elektrode mit einem geringen Kontaktwiderstand sowie deren Herstellungsverfahren, wobei eine erste Nitridhalbleiterschicht aus der auf einem Substrat abgeschiedenen III-V-Nitridhalbleiterschicht sowie eine zweite Nitridhalbleiterschicht mit der III-V-Nitridhalbleiterschicht umfasst sind, deren Schichtausbildungstemperatur niedriger als die der ersten Nitridhalbleiterschicht ist und die auf der ersten Nitridhalbleiterschicht abgeschieden ist und kein Aluminium enthält. Eine ohmsche Elektrode wird sodann durch die Ausbildung einer Metallstruktur ausgebildet, die einen ohmschen Kontakt auf der zweiten Nitridhalbleiterschicht mit einer nicht verarbeiteten Kristallinität mit kleinen Körnern ausbildet, wonach die Metallstruktur einer Wärmebehandlung unterzogen wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Nitridhalbleitervorrichtung, bei der ein Nitridhalbleiter als aktive Schicht verwendet wird, sowie ein Herstellungsverfahren dafür, und insbesondere eine Nitridhalbleitervorrichtung mit einer ohmschen Elektrode, die einen ohmschen Kontakt mit der Halbleitervorrichtung wie etwa einem Transistor mit hoher Elektronenbeweglichkeit (HEMT) oder einem Feldeffekttransistor (FET) ausbildet, sowie deren Herstellungsverfahren.
  • 4 zeigt eine Schnittansicht einer Halbleitervorrichtung, die aus einem bekannten III-V-Nitridhalbleiter ausgebildet ist. Die in 4 gezeigte Halbleitervorrichtung weist eine sogenannte HEMT-Struktur auf, bei der eine Pufferschicht 102 aus Galliumnitrid (GaN), eine Kanalschicht 103 aus Galliumnitrid, eine Ladungszufuhrschicht 104 aus n-Aluminiumgalliumnitrid (AlGaN) sowie eine Schottkyschicht 105 aus undotiertem Aluminiumgalliumnitrid sequenziell auf einem Substrat 101 aus einem Saphirsubstrat abgeschieden sind, wobei eine zweidimensionale Elektronengasschicht aus einem Potenzialtopf mit einer äußerst hohen Elektronenbeweglichkeit in der Nähe der Grenzfläche ausgebildet ist, wo die Kanalschicht 103 und die Ladungszufuhrschicht 104 einen Heteroübergang ausbilden. In der Halbleitervorrichtung mit einer derartigen Struktur wird eine Spannung gesteuert, die an eine Gate-Elektrode 106 (Steuerelektrode) angelegt wird, welche einen Schottkykontakt mit der Schottkyschicht 105 ausbildet, und dadurch werden Ladungsträger (ein zweidimensionales Elektronengas) gesteuert, die zwischen einer Source-Elektrode 107a und einer Drain-Elektrode 107b (ohmsche Elektrode) fließen. Gemäß vorstehender Beschreibung werden bei der bekannten Halbleitervorrichtung die Source-Elektrode 107a und die Drain-Elektrode 107b auf der aus undotiertem Aluminiumgalliumnitrid ausgebildeten Schottkyschicht 105 ausgebildet.
  • Bei der Halbleitervorrichtung dieser Bauart wurden verschiedene beispielsweise in der Druckschrift JP-A-335637 (1998) offenbarte Strukturen zusätzlich zu der vorstehend beschriebenen Struktur vorgeschlagen.
  • Bei einer bekannten Nitridhalbleitervorrichtung werden die ohmschen Elektroden im Allgemeinen auf undotiertem Aluminiumgalliumnitrid ausgebildet, dessen spezifischer Kontaktwiderstand ungefähr 1 × 10-5 Ω·cm2 ist. Im Übrigen ist bei einer galliumarsenidbasierten Halbleitervorrichtung der spezifische Kontaktwiderstand der ohmschen Elektroden im Allgemeinen auf einem Niveau von 10-6 Ω·cm2, und der spezifische Kontaktwiderstand einer Nitridhalbleitervorrichtung ist ungefähr um eine Stelle höher; daher zeigt die Nitridhalbleitervorrichtung schlechtere Eigenschaften. Damit ein Anstieg bei der Leistungsfähigkeit einer Vorrichtung bezüglich einer hohen Frequenz und einer hohen Ausgabe erzielt wird, die eine Nitridhalbleitervorrichtung verwendet, ist eine Verbesserung bei den Eigenschaften des Widerstandes erforderlich.
    •
  • Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Nitridhalbleitervorrichtung mit ohmschen Elektroden mit einem geringen Kontaktwiderstand sowie ein Herstellungsverfahren dafür bereitzustellen.
  • Zur Lösung der Aufgabe wird erfindungsgemäß eine Nitridhalbleitervorrichtung aus einer III-V-Nitridhalbleiterschicht angegeben, die aus einem Gruppe-III-Element zumindest aus der Gruppe Gallium, Aluminium, Bor und Indium, sowie einem Gruppe-V-Element mit zumindest Stickstoff aus der Gruppe Stickstoff, Phosphor und Arsen ausgebildet ist, wobei die Nitridhalbleitervorrichtung versehen ist mit: einer ersten Nitridhalbleiterschicht aus der III-V-Nitridhalbleiterschicht, die auf einem Substrat abgeschieden ist; einer zweiten Nitridhalbleiterschicht, die kein Aluminium enthält, und die aus der III-V-Nitridhalbleiterschicht ausgebildet ist, die auf der ersten Nitridhalbleiterschicht abgeschieden ist, und deren Schichtausbildungstemperatur unter der der ersten Nitridhalbleiterschicht lag; und einer Elektrode, die einen ohmschen Kontakt mit der zweiten Nitridhalbleiterschicht ausbildet, wobei die Elektrode einen Kontakt mit der zweiten Nitridhalbleiterschicht im Zustand der Schichtgestalt ausbildet.
  • Zur Lösung der Aufgabe wird ferner erfindungsgemäß eine Nitridhalbleitervorrichtung aus einer III-V-Nitridhalbleiterschicht angegeben, die aus einem Gruppe-III-Element zumindest aus der Gruppe Gallium, Aluminium, Bor und Indium, sowie einem Gruppe-V-Element mit zumindest Stickstoff aus der Gruppe Stickstoff, Phosphor und Arsen ausgebildet ist, wobei die Nitridhalbleitervorrichtung versehen ist mit: einer ersten Nitridhalbleiterschicht aus der III-V-Nitridhalbleiterschicht, die auf einem Substrat abgeschieden ist; einer zweiten Nitridhalbleiterschicht, die kein Aluminium enthält, die aus der III-V-Nitridhalbleiterschicht mit einer Kristallinität mit kleinen Körnern ausgebildet ist, und die auf der ersten Nitridhalbleiterschicht abgeschieden ist; und einer Elektrode, die einen ohmschen Kontakt mit der zweiten Nitridhalbleiterschicht ausbildet, wobei die Elektrode einen Kontakt mit der zweiten Nitridhalbleiterschicht mit einer Kristallinität mit kleinen Körnern im Zustand der Schichtgestalt ausbildet.
  • Bei den vorstehenden Nitridhalbleitervorrichtung kann die erste Nitridhalbleiterschicht aus der III-V-Nitridhalbleiterschicht ausgebildet sein, die Aluminium enthält.
  • Bei den vorstehenden Nitridhalbleitervorrichtungen kann ferner eine dritten Nitridhalbleiterschicht zwischen dem Substrat und der ersten Nitridhalbleiterschicht umfasst sein, die aus der III-V Nitridhalbleiterschicht ausgebildet ist, die eine Energielücke aufweist, die kleiner als die Energielücke der ersten Nitridhalbleiterschicht ist.
  • Bei den vorstehenden Nitridhalbleitervorrichtungen kann ferner eine Steuerelektrode umfasst sein, die einen Schottkykontakt mit der zweiten Nitridhalbleiterschicht oder der ersten Nitridhalbleiterschicht ausbildet.
  • Zur Lösung der Aufgabe wird zudem erfindungsgemäß ein Herstellungsverfahren für eine Nitridhalbleitervorrichtung aus einer III-V-Nitridhalbleiterschicht angegeben, die aus einem Gruppe-III-Element zumindest aus der Gruppe Gallium, Aluminium, Bor und Indium, sowie einem Gruppe-V-Element mit zumindest Stickstoff aus der Gruppe Stickstoff, Phosphor und Arsen ausgebildet ist, wobei das Herstellungsverfahren versehen ist mit den Schritten: Ausbilden einer ersten Nitridhalbleiterschicht aus der III-V-Nitridhalbleiterschicht auf einem Substrat; Ausbilden einer zweiten Nitridhalbleiterschicht mit einer Kristallinität mit kleinen Körnern auf der ersten Nitridhalbleiterschicht bei einer niedrigeren Temperatur als der Schichtausbildungstemperatur zum Zeitpunkt, wenn die erste Nitridhalbleiterschicht ausgebildet ist, wobei die zweite Nitridhalbleiterschicht aus der III-V-Nitridhalbleiterschicht ausgebildet ist und kein Aluminium enthält; und Ausbilden einer Metallstruktur, die einen ohmschen Kontakt mit der zweiten Nitridhalbleiterschicht mit einer Kristallinität mit kleinen Körnern nach der Schichtausbildung ausbildet, und Ausführen einer Wärmebehandlung, so dass eine ohmsche Elektrode ausgebildet wird.
  • Erfindungsgemäß wird eine ohmsche Elektrode auf einer Nitridhalbleiterschicht ausgebildet, die kein Aluminium enthält, und die nach der Schichtausbildung eine Kristallinität mit kleinen Körnern bewahrt, wobei kein Vorgang wie etwa eine Implantation von Dotierstoffionen ausgeführt wird, so dass es möglich ist, eine Halbleitervorrichtung mit einer ohmschen Elektrode mit einem niedrigen spezifischen Kontaktwiderstand (auf einem Niveau von 10-6 Ω·cm2) zu erhalten, wobei ein die ohmsche Elektrode ausbildendes Metall in die Korngrenzen eines mikroskopischen Kristalls aus einem Nitridhalbleiter eindringt.
  • Zudem kann eine gewünschte Nitridhalbleitervorrichtung aus einer Nitridhalbleiterschicht mit einer derartigen Kristallinität mit kleinen Körnern nur durch das Steuern der Temperatur für das Epitaxiewachstum bei dem Herstellungsvorgang für eine bekannte Halbleitervorrichtung ausgebildet werden, so dass der Herstellungsvorgang leicht gesteuert werden kann, und eine Nitridhalbleitervorrichtung mit ausgezeichneten Eigenschaften kann mit hoher Ausbeute hergestellt werden.
  • Die Erfindung wird nachstehend anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:
  • 1 eine beschreibende Ansicht einer Nitridhalbleitervorrichtung nach Ausführungsbeispiel 1;
  • 2 eine beschreibende Ansicht einer Nitridhalbleitervorrichtung nach Ausführungsbeispiel 2;
  • 3 eine beschreibende Ansicht für ein Herstellungsverfahren für eine Nitridhalbleitervorrichtung nach Ausführungsbeispiel 3; und
  • 4 eine Schnittansicht für eine Halbleitervorrichtung aus einem bekannten III-V-Nitridhalbleiter.
    •
  • Nachstehend wird eine erfindungsgemäße Nitridhalbleitervorrichtung näher beschrieben.
  • AUSFÜHRUNGSBEISPIEL 1
  • Gemäß 1 sind eine Pufferschicht 12 aus Aluminiumnitrid (AlN) mit einer Dicke von ungefähr 100 nm, eine Kanalschicht 13 aus undotiertem Galliumnitrid (GaN) mit einer Energielücke, die kleiner als die Energielücke einer (nachstehend zu beschreibenden) Ladungszufuhrschicht ist, und mit einer Dicke von 2 μm, eine Ladungszufuhrschicht 14 aus n-Aluminiumgalliumnitrid (AlGaN) mit einer Dicke von 15 nm, die eine zweidimensionale Elektronengasschicht ausbildet, welche Ladungsträger in der Grenzfläche mit der Kanalschicht 13 werden, sowie eine Schottkyschicht 15 aus undotiertem Galliumnitrid (GaN) mit einer Kristallinität mit kleinen Körnern und mit einer Dicke von 10 nm auf einem Substrat 11 aus Siliziumkarbid (SiC) ausgebildet und abgeschieden. Eine Source-Elektrode 17a und eine Drain-Elektrode 17b (ohmsche Elektrode) aus einem abgeschiedenen Körper aus Titan (Ti)/Aluminium (Al)/Titan (Ti)/Gold (Au) sind auf der Schottkyschicht 15 ausgebildet, und bilden einen ohmschen Kontakt auf der Ladungszufuhrschicht 14 aus. Es wird kein besonderer Vorgang wie etwa die Implantation von Dotierstoffionen oder ein Ätzen auf der Schottkyschicht 15 ausgeführt, wo der ohmsche Kontakt nach deren Schichtausbildung ausgebildet wird, so dass die Kristallinität mit kleinen Körnern nach der Schichtausbildung bewahrt wird, wie sie ist. Zudem ist eine Gate-Elektrode 16 aus einem abgeschiedenen Körper aus Nickel (Ni)/Gold (Au) auf der Schottkyschicht 15 ausgebildet, so dass ein Schottky-Übergang auf der Schottkyschicht 15 ausgebildet ist.
  • Die Schottkyschicht 15, auf der die ohmsche Elektrode ausgebildet ist, weist eine Kristallinität mit kleinen Körnern auf; daher dringt ein die ohmsche Elektrode ausbildendes Metall in die Korngrenzen des mikroskopischen Kristalls ein, so dass eine ohmsche Elektrode mit einem geringen Kontaktwiederstand erhalten werden kann.
  • AUSFÜHRUNGSBEISPIEL 2
  • 2 zeigt eine Schnittansicht eines HEMT als III-V-Nitridhalbleitervorrichtung gemäß Ausführungsbeispiel 2 der Erfindung. Gemäß 2 sind eine Pufferschicht 12 aus Galliumnitrid (GaN) mit einer Dicke von ungefähr 30 nm, das bei einer niedrigen Temperatur aufgewachsen wurde, eine Kanalschicht 13 aus undotiertem Galliumnitrid (GaN) mit einer Dicke von 2 μm und einer Energielücke, die kleiner als die Energielücke einer nachstehend angeführten Ladungszufuhrschicht ist, eine Ladungszufuhrschicht 14 aus n-Aluminiumgalliumnitrid (AlGaN) mit einer Dicke von 15 nm, bei der eine zweidimensionale Elektronengasschicht in der Grenzfläche mit der Kanalschicht 13 ausgebildet ist, die zu Ladungsträgern wird, eine Schottkyschicht 15 aus undotiertem Aluminiumgalliumnitrid (AlGaN) mit einer Dicke von 3 nm, und einer Abdeckschicht 15' aus undotiertem Galliumnitrid (GaN) mit einer Kristallinität mit kleinen Körnern und einer Dicke von 10 nm auf einem Substrat 11 aus Saphir ausgebildet und abgeschieden. Ein Teil der Abdeckschicht 15' ist durch Ätzen entfernt, so dass eine Vertiefung ausgebildet ist, und eine Gate-Elektrode 16 aus einem abgeschiedenen Körper aus Titan (Ti)/Platin (Pt)/Gold (Au) oder ein abgeschiedener Körper aus Nickel (Ni)/Gold (Au) ist auf der Schottkyschicht 15 ausgebildet, auf der die Oberfläche in der Vertiefung freigelegt wurde; somit bildet die Gate-Elektrode 16 einen Schottky-Kontakt auf der Schottkyschicht 15 aus. Eine Source-Elektrode 17a und eine Drain-Elektrode 17b sind aus Titan (Ti)/Aluminium (Al) ausgebildet, so dass ein ohmscher Kontakt auf der Abdeckschicht 15' ausgebildet ist.
  • AUSFÜHRUNGSBEISPIEL 3
  • Nachstehend wird unter Bezugnahme auf die 3(a) bis 3(c) ein Herstellungsverfahren für die in 1 gezeigte Nitridhalbleitervorrichtung näher beschrieben.
  • Zunächst wird eine Pufferschicht 12 aus Aluminiumnitrid (AlN) mit einer Dicke von ungefähr 100 nm auf einem Substrat 11 aus Siliziumkarbid (SiC) gemäß einem MOCVD-Verfahren (Metallorganische chemische Gasphasenabscheidung) oder einem MBE-Verfahren (Molekularstrahlepitaxie) aufgewachsen. Danach werden eine Kanalschicht 13 aus undotiertem Galliumnitrid (GaN) mit einer Dicke von 2 μm und einer Ladungszufuhrschicht 14 aus einem n-Aluminiumgalliumnitrid (AlGaN) mit einer Dicke von 15 nm, die eine zweidimensionale Elektronengasschicht in der Grenzfläche mit der Kanalschicht 13 ausbildet, welche zu Ladungsträgern wird, sequentiell aufgewachsen und abgeschieden, wenn die Temperatur des Substrats 1080°C beträgt. Danach wird eine Schottkyschicht 15 aus undotiertem Galliumnitrid (GaN) mit einer Dicke von 10 nm aufgewachsen, wenn die Temperatur des Substrats 550°C beträgt. Die Schottkyschicht 15 wird aufgewachsen, wenn die Temperatur des Substrats niedrig ist, wie es vorstehend beschrieben ist, so dass die Schottkyschicht 15 eine Kristallinität mit kleinen Körnern aufweist (vergleiche 3(a)).
  • Ein abgeschiedener Körper, der eine ohmsche Elektrode ausbildet, wird unmittelbar auf der Schottkyschicht 15 abgeschieden, nachdem diese gemäß einem bekannten Lithographieverfahren sowie Abhebeverfahren aufgewachsen wurde. Im Einzelnen werden eine Titanschicht (Ti) mit einer Dicke von 20 nm, eine Aluminiumschicht (Al) mit einer Dicke von 200 nm, eine Titanschicht (Ti) mit einer Dicke von 50 nm und eine Goldschicht (Au) mit einer Dicke von 300 nm abgeschieden und strukturiert, wonach eine Wärmebehandlung in einer Stickstoffatmosphäre bei 800°C für 30 Sekunden ausgeführt wird; somit werden eine Source-Elektrode 17a und eine Drain-Elektrode 17b ausgebildet, so dass ein ohmscher Kontakt mit der Schottkyschicht 15 und der Ladungszufuhrschicht 14 ausgebildet wird (vergleiche 3(b)). Dabei wird erfindungsgemäß kein besonderer Vorgang auf der Oberfläche der Schottkyschicht 15 zum Ausbilden des ohmschen Kontakts ausgeführt. Genauer wird lediglich ein Reinigungsvorgang ausgeführt, der im Stand der Technik bei einem Halbleiterherstellungsvorgang ausgeführt wird, und es wird keine Implantation von Dotierstoffionen oder ein Ätzvorgang auf der Oberfläche der Schottkyschicht 15 ausgeführt, und die ohmschen Elektroden werden unmittelbar auf der Oberfläche der Schottkyschicht 15 mit einer Kristallinität mit kleinen Körner ausgebildet.
  • Sodann werden eine Nickelschicht (Ni) mit einer Dicke von 20 nm und eine Goldschicht (Au) mit einer Dicke von 500 nm auf der Schottkyschicht 15 gemäß einem bekannten Lithographieverfahren und Abhebeverfahren abgeschieden und strukturiert, so dass eine Gate-Elektrode 16 ausgebildet wird, damit ein Schottkykontakt mit der Schottkyschicht 15 entsteht (vergleiche 3(c)). Danach ist ein HEMT gemäß einem Herstellungsvorgang für eine bekannte Halbleitervorrichtung vervollständigt.
  • AUSFÜHRUNGSBEISPIEL 4
  • Nachstehend wird ein Herstellungsverfahren für die in 2 gezeigte Nitridhalbleitervorrichtung näher beschrieben. Zunächst wird eine Pufferschicht 12 aus Galliumnitrid (GaN) mit einer Dicke von ungefähr 30 nm auf einem Substrat 11 aus Saphir gemäß einem MOCVD-Verfahren (metallorganische chemische Gasfasenabscheidung) oder einem MBE-Verfahren (Molekularstrahlepitaxie) aufgewachsen. Danach werden eine Kanalschicht 13 aus undotiertem Galliumnitrid (GaN) mit einer Dicke von 2 μm, eine Ladungszufuhrschicht 14 aus n-Aluminiumgalliumnitrid (AlGaN) mit einer Dicke von 15 nm, die eine zweidimensionale Elektronengasschicht in der Grenzfläche mit der Kanalschicht 13 ausbildet, die zu Ladungsträger werden, sowie einen Schottkyschicht 15 aus undotiertem Aluminiumgalliumnitrid (AlGaN) mit einer Dicke von 3 nm sequentiell aufgewachsen und abgeschieden, wenn die Temperatur des Substrats 1080°C beträgt. Danach wird eine Abdeckschicht 15' aus undotiertem Galliumnitrid (GaN) mit einer Dicke von 10 nm aufgewachsen, wenn die Temperatur des Substrats 550°C beträgt. Die Abdeckschicht 15' wird aufgewachsen, wenn die Temperatur des Substrats niedrig ist, wie es vorstehend beschrieben ist, so dass die Abdeckschicht 15' eine Kristallinität mit kleinen Körnern aufweist.
  • Ein abgeschiedener Körper, der eine ohmsche Elektrode ausbildet, wird unmittelbar auf der Abdeckschicht 15' abgeschieden, nachdem er gemäß einem bekannten Lithographieverfahren und Abhebeverfahren aufgewachsen wurde. Im Einzelnen werden eine Titanschicht (Ti) mit einer Dicke von 20 nm und eine Aluminiumschicht (Al) mit einer Dicke von 200 nm abgeschieden und strukturiert, wonach eine Wärmebehandlung in einer Stickstoffatmosphäre bei 800°C für 30 Sekunden ausgeführt wird, so dass eine Source-Elektrode 17a und eine Drain-Elektrode 17b ausgebildet werden, damit ein ohmscher Kontakt mit der Schottkyschicht 15 und der Ladungszufuhrschicht 14 entsteht. Dabei wird erfindungsgemäß kein besonderer Vorgang auf der Oberfläche der Abdeckschicht 15' zum Ausbilden des ohmschen Kontaktes ausgeführt. Genauer wird lediglich ein Reinigungsvorgang ausgeführt, der bei einem Halbleiterherstellungsvorgang im Stand der Technik ausgeführt wird, und es wird keine Implantation von Dotierstoffionen oder ein Ätzvorgang auf der Oberfläche der Abdeckschicht 15' ausgeführt, und die ohmschen Elektroden werden unmittelbar auf der Oberfläche der Abdeckschicht 15' mit einer Kristallinität mit kleinen Körnern ausgebildet.
  • Danach wird ein Teil der Abdeckschicht 15' durch einen Ätzvorgang gemäß einem bekannten Lithographieverfahren zur Ausbildung einer Vertiefung entfernt, und eine Gate-Elektrode 16 aus einem abgeschiedenen Körper aus Titan (Ti)/Platin (Pt)/Gold (Au) oder einem abgeschiedenen Körper aus Nickel (Ni)/Gold (Au) wird auf der Schottkyschicht 15 ausgebildet, deren Oberfläche in der Vertiefung freigelegt wurde; somit bildet die Gate-Elektrode 16 einen Schottkykontakt mit der Schottkyschicht 15 aus. Danach ist ein HEMT gemäß einem Herstellungsvorgang für eine bekannte Halbleitervorrichtung vervollständigt.
  • Die ohmschen Elektroden einer gemäß vorstehender Beschreibung ausgebildeten Nitridhalbleitervorrichtung wurden gemäß einem Übertragungsleitungsverfahren (TLM) bewertet. Zu Vergleichszwecken wurden ohmsche Elektroden der in 4 gezeigten bekannten Nitridhalbleitervorrichtung ebenfalls auf dieselbe Weise gemessen. Als Ergebnis davon wurde herausgefunden, dass der erfindungsgemäße Kontaktwiderstand 0,04 Ω·cm im Vergleich zu 0,07 Ω·cm im Stand der Technik betrug, und dass der spezifische Kontaktwiderstand bei der vorliegenden Erfindung bei 2,6 × 10-6 Ω·cm2 im Vergleich zu 1,1 × 10-5 Ω·cm2 im Stand der Technik lag; somit wurden Verbesserungen bei den jeweiligen Eigenschaften bestätigt. Gemäß vorstehender Beschreibung werden erfindungsgemäß ohmsche Elektroden auf einer Nitridhalbleiterschicht (zweite Nitridhalbleiterschicht) mit einer Kristallinität mit kleinen Körnern ausgebildet, und es kann bestätigt werden, dass ohmsche Elektroden mit Eigenschaften ausgebildet werden, die äquivalent zu denen einer galliumarsenidbasierten Halbleitervorrichtung sind.
  • Dabei ist die vorliegende Erfindung nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern es sind vielmehr eine Vielzahl von Abwandlungen möglich. Anstelle des Nitridhalbleiters in der HEMT-Struktur kann beispielsweise eine FET-Struktur bereitgestellt werden, wobei eine Nitridhalbleiterschicht, der Dotierstoffe hinzugefügt wurden, für eine aktive Schicht (Kanalschicht) verwendet wird, auf der die vorstehend beschriebene Schottkyschicht 15 ausgebildet wird. Zudem ist die Nitridhalbleiterschicht nicht auf eine GaN/AlGaN-basierte Schicht beschränkt, sondern die zweite Nitridhalbleiterschicht, auf der die ohmschen Elektronen ausgebildet sind, kann vielmehr aus einer Schicht ausgebildet sein, die GaN, InN oder eine Mischkristallverbindung daraus sowie Aluminium enthält.
  • Ferner kann die Zusammensetzung der Elektroden, die einen ohmschen Kontakt mit der zweiten Nitridhalbleiterschicht ausbilden, geeignet gemäß der verwendeten Art von Halbleiterschicht ausgewählt werden. Zudem zeigt die zweite Nitridhalbleiterschicht hochisolierende Eigenschaften, und deren Dicke kann gemäß der ausgewählten Metallart geeignet ausgewählt werden.
  • Obwohl die zweite Nitridhalbleiterschicht als die mit einer Kristallinität mit kleinen Körnern beschrieben ist, ist dies hierbei ein Aggregat aus einer Kristallinität mit kleinen Körnern, oder eine Struktur, bei der diese neu angeordnet sind, und die Größe oder die Anordnung von Kristallkörnern variiert in Abhängigkeit von der Temperatur während des Wachstums, der Zusammensetzung der Atmosphärengase zum Zeitpunkt des Wachstums, der Substratart, auf der die Struktur aufgewachsen ist und dergleichen; daher kann die Temperatur während des Aufwachsvorgangs gesteuert werden, so dass eine zweite Nitridhalbleiterschicht mit gewünschten Eigenschaften erhalten wird.
  • So ist vorstehend eine Nitridhalbleitervorrichtung mit einer ohmschen Elektrode mit einem geringen Kontaktwiderstand sowie deren Herstellungsverfahren offenbart, wobei eine erste Nitridhalbleiterschicht aus der auf einem Substrat abgeschiedenen III-V-Nitridhalbleiterschicht, sowie eine zweite Nitridhalbleiterschicht mit der III-V-Nitridhalbleiterschicht umfasst sind, deren Schichtausbildungstemperatur niedriger als die der ersten Nitridhalbleiterschicht ist, und die auf der ersten Nitridhalbleiterschicht abgeschieden ist und kein Aluminium enthält. Eine ohmsche Elektrode wird sodann durch die Ausbildung einer Metallstruktur ausgebildet, die einen ohmschen Kontakt auf der zweiten Nitridhalbleiterschicht mit einer nicht verarbeiteten Kristallinität mit kleinen Körnern ausbildet, wonach die Metallstruktur einer Wärmebehandlung unterzogen wird.

Claims (6)

  1. Nitridhalbleitervorrichtung aus einer III-V-Nitridhalbleiterschicht, die aus einem Gruppe-III-Element zumindest aus der Gruppe Gallium, Aluminium, Bor und Indium, sowie einem Gruppe-V-Element mit zumindest Stickstoff aus der Gruppe Stickstoff, Phosphor und Arsen ausgebildet ist, wobei die Nitridhalbleitervorrichtung versehen ist mit: einer ersten Nitridhalbleiterschicht aus der III-V-Nitridhalbleiterschicht, die auf einem Substrat abgeschieden ist; einer zweiten Nitridhalbleiterschicht, die kein Aluminium enthält, und die aus der III-V-Nitridhalbleiterschicht ausgebildet ist, die auf der ersten Nitridhalbleiterschicht abgeschieden ist, und deren Schichtausbildungstemperatur unter der der ersten Nitridhalbleiterschicht lag; und einer Elektrode, die einen ohmschen Kontakt mit der zweiten Nitridhalbleiterschicht ausbildet, wobei die Elektrode einen Kontakt mit der zweiten Nitridhalbleiterschicht im Zustand der Schichtgestalt ausbildet.
  2. Nitridhalbleitervorrichtung aus einer III-V-Nitridhalbleiterschicht, die aus einem Gruppe-III-Element zumindest aus der Gruppe Gallium, Aluminium, Bor und Indium, sowie einem Gruppe-V-Element mit zumindest Stickstoff aus der Gruppe Stickstoff, Phosphor und Arsen ausgebildet ist, wobei die Nitridhalbleitervorrichtung versehen ist mit: einer ersten Nitridhalbleiterschicht aus der III-V-Nitridhalbleiterschicht, die auf einem Substrat abgeschieden ist; einer zweiten Nitridhalbleiterschicht, die kein Aluminium enthält, die aus der III-V-Nitridhalbleiterschicht mit einer Kristallinität mit kleinen Körnern ausgebildet ist, und die auf der ersten Nitridhalbleiterschicht abgeschieden ist; und einer Elektrode, die einen ohmschen Kontakt mit der zweiten Nitridhalbleiterschicht ausbildet, wobei die Elektrode einen Kontakt mit der zweiten Nitridhalbleiterschicht mit einer Kristallinität mit kleinen Körnern im Zustand der Schichtgestalt ausbildet.
  3. Nitridhalbleitervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die erste Nitridhalbleiterschicht aus der III-V-Nitridhalbleiterschicht ausgebildet ist, die Aluminium enthält.
  4. Nitridhalbleitervorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, ferner mit einer dritten Nitridhalbleiterschicht zwischen dem Substrat und der ersten Nitridhalbleiterschicht, die aus der III-V Nitridhalbleiterschicht ausgebildet ist, die eine Energielücke aufweist, die kleiner als die Energielücke der ersten Nitridhalbleiterschicht ist.
  5. Nitridhalbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1, 2, 3 oder 4, ferner mit einer Steuerelektrode, die einen Schottkykontakt mit der zweiten Nitridhalbleiterschicht oder der ersten Nitridhalbleiterschicht ausbildet.
  6. Herstellungsverfahren für eine Nitridhalbleitervorrichtung aus einer III-V-Nitridhalbleiterschicht, die aus einem Gruppe-III-Element zumindest aus der Gruppe Gallium, Aluminium, Bor und Indium, sowie einem Gruppe-V-Element mit zumindest Stickstoff aus der Gruppe Stickstoff, Phosphor und Arsen ausgebildet ist, wobei das Herstellungsverfahren versehen ist mit den Schritten: Ausbilden einer ersten Nitridhalbleiterschicht aus der III-V-Nitridhalbleiterschicht auf einem Substrat; Ausbilden einer zweiten Nitridhalbleiterschicht mit einer Kristallinität mit kleinen Körnern auf der ersten Nitridhalbleiterschicht bei einer niedrigeren Temperatur als der Schichtausbildungstemperatur zum Zeitpunkt, wenn die erste Nitridhalbleiterschicht ausgebildet ist, wobei die zweite Nitridhalbleiterschicht aus der III-V-Nitridhalbleiterschicht ausgebildet ist und kein Aluminium enthält; und Ausbilden einer Metallstruktur, die einen ohmschen Kontakt mit der zweiten Nitridhalbleiterschicht mit einer Kristallinität mit kleinen Körnern nach der Schichtausbildung ausbildet, und Ausführen einer Wärmebehandlung, so dass eine ohmsche Elektrode ausgebildet wird.
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