FR2891663A1 - Procede de fabrication d'un dispositif a semi-conducteur. - Google Patents
Procede de fabrication d'un dispositif a semi-conducteur. Download PDFInfo
- Publication number
- FR2891663A1 FR2891663A1 FR0608628A FR0608628A FR2891663A1 FR 2891663 A1 FR2891663 A1 FR 2891663A1 FR 0608628 A FR0608628 A FR 0608628A FR 0608628 A FR0608628 A FR 0608628A FR 2891663 A1 FR2891663 A1 FR 2891663A1
- Authority
- FR
- France
- Prior art keywords
- growth
- layer
- iii
- mocvd
- nitride
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 117
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 44
- 230000007704 transition Effects 0.000 title claims abstract description 34
- 239000000758 substrate Substances 0.000 title claims abstract description 21
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 8
- 238000002248 hydride vapour-phase epitaxy Methods 0.000 claims abstract description 50
- 238000001451 molecular beam epitaxy Methods 0.000 claims abstract description 35
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 claims abstract description 22
- 125000002524 organometallic group Chemical group 0.000 claims description 21
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 18
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 9
- PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M copper(1+);methylsulfanylmethane;bromide Chemical compound Br[Cu].CSC PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 6
- 150000004678 hydrides Chemical class 0.000 claims description 6
- 238000000407 epitaxy Methods 0.000 claims description 5
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical group [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 238000000927 vapour-phase epitaxy Methods 0.000 claims description 5
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000012071 phase Substances 0.000 claims description 3
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 claims 19
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 abstract description 3
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 7
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 2
- 229910002704 AlGaN Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005234 chemical deposition Methods 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910021478 group 5 element Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 230000005533 two-dimensional electron gas Effects 0.000 description 1
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 1
- 239000012808 vapor phase Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
- H01L21/02518—Deposited layers
- H01L21/02521—Materials
- H01L21/02538—Group 13/15 materials
- H01L21/0254—Nitrides
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
- H01L21/02367—Substrates
- H01L21/0237—Materials
- H01L21/02373—Group 14 semiconducting materials
- H01L21/02378—Silicon carbide
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
- H01L21/02367—Substrates
- H01L21/0237—Materials
- H01L21/02373—Group 14 semiconducting materials
- H01L21/02381—Silicon, silicon germanium, germanium
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
- H01L21/02367—Substrates
- H01L21/0237—Materials
- H01L21/0242—Crystalline insulating materials
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
- H01L21/02436—Intermediate layers between substrates and deposited layers
- H01L21/02439—Materials
- H01L21/02455—Group 13/15 materials
- H01L21/02458—Nitrides
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
- H01L21/02436—Intermediate layers between substrates and deposited layers
- H01L21/02494—Structure
- H01L21/02496—Layer structure
- H01L21/02502—Layer structure consisting of two layers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
- H01L21/02436—Intermediate layers between substrates and deposited layers
- H01L21/02494—Structure
- H01L21/02496—Layer structure
- H01L21/02505—Layer structure consisting of more than two layers
- H01L21/02507—Alternating layers, e.g. superlattice
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66007—Multistep manufacturing processes
- H01L29/66075—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials
- H01L29/66227—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials the devices being controllable only by the electric current supplied or the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched, e.g. three-terminal devices
- H01L29/66409—Unipolar field-effect transistors
- H01L29/66446—Unipolar field-effect transistors with an active layer made of a group 13/15 material, e.g. group 13/15 velocity modulation transistor [VMT], group 13/15 negative resistance FET [NERFET]
- H01L29/66462—Unipolar field-effect transistors with an active layer made of a group 13/15 material, e.g. group 13/15 velocity modulation transistor [VMT], group 13/15 negative resistance FET [NERFET] with a heterojunction interface channel or gate, e.g. HFET, HIGFET, SISFET, HJFET, HEMT
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
- H01L29/772—Field effect transistors
- H01L29/778—Field effect transistors with two-dimensional charge carrier gas channel, e.g. HEMT ; with two-dimensional charge-carrier layer formed at a heterojunction interface
- H01L29/7786—Field effect transistors with two-dimensional charge carrier gas channel, e.g. HEMT ; with two-dimensional charge-carrier layer formed at a heterojunction interface with direct single heterostructure, i.e. with wide bandgap layer formed on top of active layer, e.g. direct single heterostructure MIS-like HEMT
- H01L29/7787—Field effect transistors with two-dimensional charge carrier gas channel, e.g. HEMT ; with two-dimensional charge-carrier layer formed at a heterojunction interface with direct single heterostructure, i.e. with wide bandgap layer formed on top of active layer, e.g. direct single heterostructure MIS-like HEMT with wide bandgap charge-carrier supplying layer, e.g. direct single heterostructure MODFET
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
- H01L21/02367—Substrates
- H01L21/0237—Materials
- H01L21/02425—Conductive materials, e.g. metallic silicides
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
- H01L21/02612—Formation types
- H01L21/02617—Deposition types
- H01L21/0262—Reduction or decomposition of gaseous compounds, e.g. CVD
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
- H01L21/02612—Formation types
- H01L21/02617—Deposition types
- H01L21/02631—Physical deposition at reduced pressure, e.g. MBE, sputtering, evaporation
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/12—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed
- H01L29/20—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed including, apart from doping materials or other impurities, only AIIIBV compounds
- H01L29/2003—Nitride compounds
Abstract
Un procédé de fabrication d'un dispositif à semi-conducteur de puissance de III-nitrure qui comprend la croissance d'une couche de transition (13) sur un substrat en utilisant au moins deux procédés de croissance distincts et différents.
Description
La présente demande revendique l'avantage de la demande provisoire U.S.
N 60 / 722 510, déposée le 30 septembre 2005, intitulée Method for Improving the Quality of an Aluminium Nitride Layer in a III-Nitride Semiconductor Device
( Procédé pour améliorer la qualité d'une couche de nitrure d'aluminium dans un dispositif à semi-conducteur de III-nitrure 0, à laquelle une revendication de priorité est par les présentes effectuées.
La présente invention concerne un procédé de fabrication d'un dispositif à semi-conducteur.
La présente invention concerne les dispositifs à semi-conducteur et plus particulièrement les dispositifs à semi-conducteur de III-nitrure ainsi que les procédés de fabrication des dispositifs à semi-conducteur de IIInitrure.
Un semi-conducteur III-V est un matériau semi-conducteur qui est constitué d'un élément de groupe III et d'un élément de groupe V. Les semi-conducteurs III-V sont souhaitables pour les applications de puissance, mais ils n'ont pas été considérablement exploités en raison en partie des difficultés de fabrication.
Par exemple, un semi-conducteur III-V commercialement souhaitable est le III-nitrure. Il convient de noter que tel qu'utilisé dans les présentes le semi-conducteur de III-nitrure ou semi-conducteur à base de GaN désigne un alliage de semi-conducteur provenant du système InA1GaN. Des exemples d'alliages provenant du système InAlGaN comprennent GaN, AlGaN, A1N, InN, InGaN et InAlGaN. Il convient de noter que bien que l'azote soit présent dans chaque alliage, la présence ainsi que la proportion de In, de Al ou de Ga peuvent être variées afin d'obtenir un alliage dans le système InA1GaN.
Les dispositifs à semi-conducteur de III-nitrure sont souhaitables pour les applications de puissance en raison en grande partie de la bande interdite haute des matériaux semi-conducteurs de III-nitrure. Afin de fabriquer un dispositif à semi-conducteur de III-nitrure au moins un alliage de semi-conducteur de III-nitrure (c'est-à-dire un alliage provenant du système InAlGaN) doit être formé sur un substrat. Les trois matériaux de substrat bien connus pour les dispositifs à semi-conducteur de III-nitrure sont le saphir, le carbure de silicium (SiC) et le silicium (Si).
Les substrats de silicium sont davantage souhaitables du point de vue commercial en raison du bas coût et de la haute conductivité thermique. Cependant, en raison de l'inégalité des paramètres de maille et des différences de caractéristiques de dilatation thermique des alliages de semi-conducteur de III- nitrure et du silicium, les couches semiconductrices de III-nitrure épaisses (par exemple, ayant une épaisseur supérieure à 1 micron) soit se craquellent soit entraînent le pliage de la plaque de silicium. Il convient de noter que le problème de craquelure associé aux couches semi-conductrices de III-nitrure épaisses ne se produit pas uniquement lorsqu'un substrat de silicium est utilisé et ainsi le problème ne se limite pas au semi-conducteur de III-nitrure qui est formé sur les substrats de silicium.
Afin de surmonter le problème de craquelure, une couche de transition est disposée entre la partie active du dispositif et le substrat. En faisant ainsi référence à la figure 1, un dispositif à semi-conducteur de IIInitrure connu comprend une zone active de semi-conducteur 10 formée sur une couche de transition 12, qui est formée sur un substrat 14. Le substrat 14 est, par exemple, une diode au silicium.
La zone active 20 comprend un premier corps de semi-conducteur de IIInitrure 16 d'une bande interdite et un deuxième corps de semi-conducteur de III-nitrure 18 d'une autre bande interdite formant une hétérojonction avec le premier corps de semi-conducteur de III-nitrure 16. Un gaz électronique bi-dimensionnel (2DEG) est formé au niveau de l'hétérojonction du premier corps de semi-conducteur de III-nitrure 16 et du deuxième corps de semi-conducteur de III-nitrure 18 au moyen duquel le courant circule entre une première électrode de puissance 20 (par exemple, une électrode source) et une seconde électrode de puissance 22 (par exemple, une électrode de drain) toutes deux électriquement couplées au deuxième corps de semi-conducteur de III-nitrure 18. Comme cela est bien connu, l'application d'une tension correcte sur une électrode grille 24 peut interrompre ou rétablir le 2DEG afin de contrôler le courant entre la première électrode de puissance 20 et la seconde électrode de puissance 22.
Afin d'obtenir le meilleur contrôle possible du courant entre la première électrode de puissance 20 et la seconde électrode de puissance 22, il est souhaitable de garantir que le courant ne peut trouver aucun autre cheminement que celui passant à travers le 2DEG. Cependant, il a été observé que le courant peut trouver une ligne de fuite à travers la couche de transition 12 et à travers le substrat 14, lorsque le substrat 14 est électriquement conducteur.
Il est souhaitable de réduire ou d'éliminer les lignes de fuite à travers la couche de transition 12 afin d'améliorer les caractéristiques de commutation d'un dispositif à semi-conducteur de puissance de III-nitrure.
Afin de réduire ou d'éliminer les lignes de fuite à travers la couche de transition, un procédé selon la présente invention comprend la fourniture d'un substrat conducteur, la croissance d'une couche de transition de IIInitrure sur une surface majeure dudit substrat en faisant croître au moins une première couche de III-nitrure en utilisant un premier procédé de croissance et au moins une deuxième couche de III-nitrure sur ladite au moins première couche de III-nitrure en utilisant un deuxième procédé de croissance, et la formation d'une zone active de semi-conducteur sur ladite couche de transition.
Suivant des modes particuliers de réalisation, le procédé selon l'invention comporte une ou plusieurs des caractéristiques suivantes: - le substrat est constitué de silicium; - le substrat est constitué de carbure de silicium; - le premier procédé est l'épitaxie par jets moléculaires (MBE) et le deuxième procédé est l'épitaxie en phase vapeur par la méthode aux hydrures (HVPE) ; - le premier procédé est l'épitaxie par jets moléculaires (MBE) et le deuxième procédé est le dépôt chimique en phase vapeur organométallique (MOCVD) ; - le premier procédé est l'épitaxie en phase vapeur par la méthode aux hydrures (HVPE) et le deuxième procédé est l'épitaxie par jets moléculaires (MBE) ; - le premier procédé est l'épitaxie en phase vapeur par la méthode aux hydrures (HVPE) et le deuxième procédé est le dépôt chimique en phase vapeur organométallique (MOCVD) ; - le premier procédé est le dépôt chimique en phase vapeur organométallique (MOCVD) et le deuxième procédé est l'épitaxie en phase vapeur par la méthode aux hydrures (HVPE) ; - le premier procédé est le dépôt chimique en phase vapeur organométallique (MOCVD) et le deuxième procédé est l'épitaxie par jets moléculaires (MBE) ; - le procédé selon l'invention comprend en outre la croissance d'une troisième couche de III-nitrure sur la deuxième couche de III-nitrure en utilisant un troisième procédé de croissance; - le premier procédé de croissance est l'épitaxie par jets moléculaires (MBE), le deuxième procédé de croissance est l'épitaxie en phase vapeur par la méthode aux hydrures (HVPE) et le troisième procédé de croissance est le dépôt chimique en phase vapeur organométallique (MOCVD) ; - le premier procédé de croissance est l'épitaxie par jets moléculaires (MBE), le deuxième procédé de croissance est le dépôt chimique en phase vapeur organométallique (MOCVD) et le troisième procédé de croissance est l'épitaxie en phase vapeur par la méthode aux hydrures (HVPE) ; - le premier procédé de croissance est l'épitaxie en phase vapeur par la méthode aux hydrures (HVPE), le deuxième procédé de croissance est l'épitaxie par jets moléculaires (MBE) et le troisième procédé de croissance est le dépôt chimique en phase vapeur organométallique (MOCVD) ; - le premier procédé de croissance est l'épitaxie en phase vapeur par la méthode aux hydrures (HVPE), le deuxième procédé de croissance est le dépôt chimique en phase vapeur organométallique (MOCVD) et le troisième procédé de croissance est l'épitaxie par jets moléculaires (MBE) ; - le premier procédé de croissance est le dépôt chimique en phase vapeur organométallique (MOCVD), le deuxième procédé de croissance est l'épitaxie en phase vapeur par la méthode aux hydrures (HVPE) et le troisième procédé de croissance est l'épitaxie par jets moléculaires (MBE) ; - le premier procédé de croissance est le dépôt chimique en phase vapeur organométallique (MOCVD), le deuxième procédé de croissance est l'épitaxie par jets moléculaires (MBE) et le troisième procédé de croissance est l'épitaxie en phase vapeur par la méthode aux hydrures (HVPE) ; - le procédé selon l'invention comprend une pluralité de premières couches de III-nitrure, une pluralité de deuxièmes couches de III-nitrure et une pluralité de troisièmes couches de III-nitrure, dans lequel les premières, lesdites deuxièmes et les troisièmes couches de III- nitrure sont alternativement disposées; - la couche de transition est constituée de nitrure d'aluminium A1N; - la composition de la couche de transition est uniforme à travers l'épaisseur de celle-ci; - la composition de la couche de transition est graduée à travers l'épaisseur de celle-ci; - la composition de la première couche de III-nitrure est différente de celle de la deuxième couche de III-nitrure; et - la composition de la première couche de III-nitrure est différente de celle de la deuxième couche de III-nitrure et de celle de la troisième couche de III-nitrure et la composition de la deuxième couche de III-nitrure est différente de celle de la troisième couche de III-nitrure.
La technique de croissance qui peut être utilisée dans un procédé de fabrication selon la présente invention peut être, par exemple, l'épitaxie par jets moléculaires (MBE), l'épitaxie en phase vapeur par la méthode aux hydrures (HVPE) et le dépôt chimique en phase vapeur organométallique (MOCVD). Ces techniques peuvent être appliquées dans n'importe quelle séquence afin de former alternativement les couches de III-nitrure jusqu'à ce que l'épaisseur souhaitée soit obtenue.
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention deviendront apparents à partir de la description qui suit de l'invention qui fait référence aux dessins joints.
La figure 1 montre une vue en coupe au travers d'un dispositif à semiconducteur de III-nitrure selon l'art antérieur.
La figure 2 illustre une partie d'un dispositif à semi-conducteur fabriqué selon le premier mode de réalisation de la présente invention.
La figure 3 illustre une partie d'un dispositif à semi-conducteur fabriqué selon une variation du premier mode de réalisation de la présente invention.
La figure 4 illustre une partie d'un dispositif à semi-conducteur fabriqué selon le second mode de réalisation de la présente invention.
La figure 5 illustre une partie d'un dispositif à semi-conducteur fabriqué selon une variation du second mode de réalisation de la présente invention.
Selon la présente invention, afin de réduire la ligne de fuite à travers la couche de transition, la couche de transition est fait croître jusqu'à son épaisseur finale en utilisant au moins deux techniques de croissance distinctes.
En faisant référence à la figure 1, selon un premier mode de réalisation de la présente invention une couche de transition 13 est fait croître sur une surface majeure d'un substrat conducteur (par exemple, Si ou SiC) en faisant croître une première couche de III-nitrure 26 en utilisant un premier procédé de croissance puis en faisant croître une deuxième couche de III-nitrure 28 sur la première couche de III-nitrure 26 en utilisant un deuxième procédé de croissance distinct et différent. Par la suite, une zone active peut être fait croître sur la couche de transition 13 fabriquée selon la présente invention.
Un procédé de croissance qui peut être utilisé dans un procédé de fabrication selon la présente invention peut être, par exemple, 1'MBE (Epitaxie par jets moléculaires; en anglais: Molecular Beam Epitaxy), l'HVPE (Epitaxie en Phase Vapeur aux Hydrures; en anglais: Hybride Vapour Phase Epitaxy) et le MOCVD (Dépôt Chimique en Phase Vapeur OrganoMétallique; en anglais: MetalOrganic Chemical Vapour Deposition). Ces procédés peuvent être alternés selon n'importe quelle manière souhaitée. Le tableau 1 fournit quelques combinaisons possibles.
Tableau 1
Ex. 1 Ex. 2 Ex. 3 Ex. 4 Ex. 5 Ex. 6 Première MBE MBE HYPE HVPE MOCVD MOCVD couche de III-nitrure Deuxième HYPE MOCVD MBE MOCVD HVPE MBE couche de III-nitrure Il convient de noter que la couche de transition 13 fabriquée selon la présente invention n'est pas restreinte à deux couches. Au contraire, elle peut comprendre de multiples couches de premières couches semi-conductrices de III-nitrure 26 et de deuxièmes couches semiconductrices de III-nitrure 28 formées alternativement en utilisant des techniques de croissance distinctes et différentes.
En faisant maintenant référence à la figure 4, dans un procédé selon un autre mode de réalisation de la présente invention, la couche de transition 13 comprend une première couche de III-nitrure 26 fait croître en utilisant une première technique de croissance, une deuxième couche de III-nitrure 28 formée sur la première couche de III-nitrure 26 en utilisant une deuxième technique de croissance distincte et différente de la première technique de croissance et une troisième couche de IIInitrure 30 formée sur la deuxième couche de III-nitrure 28 en utilisant une technique de croissance distincte et différente de la première technique de croissance et de la deuxième technique de croissance. Une technique de croissance distincte qui peut être utilisée afin de former une couche de transition 13 selon la présente invention peut être, par exemple, l'MBE (Epitaxie par jets moléculaires; en anglais: Molecular Beam Epitaxy), l'HVPE (Epitaxie en Phase Vapeur aux Hydrures; en anglais: Hybride Vapour Phase Epitaxy) et le MOCVD (Dépôt Chimique en Phase Vapeur OrganoMétallique; en anglais: MetalOrganic Chemical Vapour Deposition). Ces procédés peuvent être alternés selon n'importe quelle séquence souhaitée. Le tableau 2 illustre certains exemples possibles.
Tableau 2
Ex. 1 Ex. 2 Ex. 3 Ex. 4 Ex. 5 Ex. 6 Première MBE MBE MOCVD MOCVD HVPE HVPE couche de III-nitrure Deuxième HVPE MOCVD MBE HVPE MBE MOCVD couche de III-nitrure Troisième MOCVD HVPE HVPE MBE MOCVD MBE couche de III- nitrure Il convient de noter que la couche de transition 13 n'est pas restreinte à la première couche de III-nitrure 26, à la deuxième couche de III-nitrure 28 et à la couche de III-nitrure 30. En faisant référence à la figure 5, par exemple, la couche de transition 13 peut comprendre une pluralité de premières couches de III-nitrure 26, une pluralité de deuxièmes couches de III-nitrure 28 et une pluralité de troisièmes couches de III-nitrure 30 fait croître alternativement.
Il convient de noter que bien que la figure 5 montre une séquence comprenant une première couche de III-nitrure 26, une deuxième couche de III- nitrure 28, une troisième couche de III-nitrure 30, une première couche de III-nitrure 26, une deuxième couche de III-nitrure 28, une troisième couche de III-nitrure 30, une couche de transition selon la présente invention peut être fait croître en utilisant n'importe quelle séquence de croissance. Par exemple, la couche de transition peut être formée de manière à avoir la séquence couche 26, couche 28, couche 30, couche 28, couche 26, couche 30, et ainsi de suite.
Il convient de noter que le matériau préféré pour une couche de transition selon la présente invention est le nitrure d'Aluminium A1N. Ainsi, chaque couche de III-nitrure dans une couche de transition 13 fait croître selon la présente invention peut être constituée de nitrure d'Aluminium AIN fait croître selon un procédé distinct et différent.
Il convient également de noter que chaque couche de III-nitrure dans une couche de transition 13 peut avoir une composition uniforme ou une composition variante (par exemple, une composition graduée). De plus, chaque couche de III-nitrure peut avoir une composition différente. Par exemple, dans une couche de transition 13 la première couche de IIInitrure 26 peut avoir une composition uniforme, la deuxième couche de IIInitrure 28 peut avoir une composition graduée et la troisième couche de III-nitrure 30 peut avoir une composition qui varie selon des marches discrètes plutôt que doucement et graduellement comme cela serait le cas dans une composition graduée.
Un dispositif fabriqué selon la présente invention comprendrait une zone active formée sur la couche de transition 13 qui est fait croître selon la présente invention. La zone active peut comprendre une hétérojonction de III-nitrure similaire à l'hétérojonction décrite en détail ci-dessus en faisant référence à la figure 1, ou cela peut être tout autre type de dispositif.
Bien que la présente invention ait été décrite en rapport avec des modes de réalisation particuliers de celle-ci, de nombreuses autres variations et modifications ainsi que d'autres utilisations deviendront apparentes à l'homme du métier. Par conséquent, il est préférable que la présente invention soit limitée non pas par la description spécifique donnée dans les présentes mais uniquement par les revendications jointes.
Claims (22)
1. Procédé de fabrication d'un dispositif à semi-conducteur de puissance, comprenant: la fourniture d'un substrat conducteur; la croissance d'une couche de transition (13) de nitrure d'élément III sur une surface majeure dudit substrat en faisant croître au moins une première couche de nitrure d'élément III (26) en utilisant un premier procédé de croissance et au moins une deuxième couche de nitrure d'élément III (28) sur ladite au moins première couche de nitrure d'élément III (26) en utilisant un deuxième procédé de croissance; et la formation d'une zone active de semiconducteur sur ladite couche de transition (13).
2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel ledit substrat est constitué de silicium.
3. Procédé selon la revendication 1, dans lequel ledit substrat est constitué de carbure de silicium.
4. Procédé selon la revendication 1, dans lequel ledit premier procédé est l'épitaxie par jets moléculaires (MBE) et ledit deuxième procédé est l'épitaxie en phase vapeur 20 par la méthode aux hydrures (HVPE).
5. Procédé selon la revendication 1, dans lequel ledit premier procédé est l'épitaxie par jets moléculaires (MBE) et ledit deuxième procédé est le dépôt chimique en phase vapeur organométallique (MOCVD).
6. Procédé selon la revendication 1, dans lequel ledit premier procédé est l'épitaxie en phase vapeur par la méthode aux hydrures (HVPE) et ledit deuxième procédé est l'épitaxie par jets moléculaires (MBE).
7. Procédé selon la revendication 1, dans lequel ledit premier procédé est l'épitaxie en phase vapeur par la méthode aux hydrures (HVPE) et ledit deuxième procédé est le dépôt chimique en phase vapeur organométallique (MOCVD).
8. Procédé selon la revendication 1, dans lequel ledit premier procédé est le dépôt chimique en phase vapeur organométallique (MOCVD) et ledit deuxième procédé est l'épitaxie en phase vapeur par la méthode aux hydrures (HVPE).
9. Procédé selon la revendication 1, dans lequel ledit premier procédé est le dépôt 10 chimique en phase vapeur organométallique (MOCVD) et ledit deuxième procédé est l'épitaxie par jets moléculaires (MBE).
10. Procédé selon la revendication 1, comprenant en outre la croissance d'une troisième couche de nitrure d'élément III (30) sur ladite deuxième couche de nitrure 15 d'élément III (28) en utilisant un troisième procédé de croissance.
11. Procédé selon la revendication 10, dans lequel ledit premier procédé de croissance est l'épitaxie par jets moléculaires (MBE), ledit deuxième procédé de croissance est l'épitaxie en phase vapeur par la méthode aux hydrures (HVPE) et ledit troisième procédé de croissance est le dépôt chimique en phase vapeur organométallique (MOCVD).
12. Procédé selon la revendication 10, dans lequel ledit premier procédé de croissance est l'épitaxie par jets moléculaires (MBE), ledit deuxième procédé de croissance est le dépôt chimique en phase vapeur 'organométallique (MOCVD) et ledit troisième procédé de croissance est l'épitaxie en phase vapeur par la méthode aux hydrures (HVPE).
13. Procédé selon la revendication 10, dans lequel ledit premier procédé de croissance est l'épitaxie en phase vapeur par la méthode aux hydrures (HVPE), ledit deuxième procédé de croissance est l'épitaxie par jets moléculaires (MBE) et ledit troisième procédé de croissance est le dépôt chimique en phase vapeur organométallique (MOCVD).
14. Procédé selon la revendication 10, dans lequel ledit premier procédé de croissance est l'épitaxie en phase vapeur par la méthode aux hydrures (HYPE), ledit deuxième procédé de croissance est le dépôt chimique en phase vapeur organométallique (MOCVD) et ledit troisième procédé de croissance est l'épitaxie par jets moléculaires (MBE).
15. Procédé selon la revendication 10, dans lequel ledit premier procédé de croissance est le dépôt chimique en phase vapeur organométallique (MOCVD), ledit deuxième procédé de croissance est l'épitaxie en phase vapeur par la méthode aux hydrures (HYPE) et ledit troisième procédé de croissance est l'épitaxie par jets moléculaires (MBE).
16. Procédé selon la revendication 10, dans lequel ledit premier procédé de croissance est le dépôt chimique en phase vapeur organométallique (MOCVD), ledit deuxième procédé de croissance est l'épitaxie par jets moléculaires (MBE) et ledit troisième procédé de croissance est l'épitaxie en phase vapeur par la méthode aux hydrures (HYPE).
17. Procédé selon la revendication 10, comprenant une pluralité de premières couches de nitrure d'élément III, une pluralité de deuxièmes couches de nitrure d'élément III et une pluralité de troisièmes couches de nitrure d'élément III, dans lequel lesdites premières, lesdites deuxièmes et lesdites troisièmes couches de nitrure d'élément III sont alternativement disposées.
18. Procédé selon la revendication 1, dans lequel ladite couche de transition (13) est constituée de nitrure d'aluminium A1N.
19. Procédé selon la revendication 1, dans lequel la composition de ladite couche de 30 transition (13) est uniforme à travers l'épaisseur de celle-ci.
20. Procédé selon la revendication 1, dans lequel la composition de ladite couche de transition (13) est graduée à travers l'épaisseur de celle-ci.
21. Procédé selon la revendication 1, dans lequel la composition de ladite première couche de nitrure d'élément III (26) est différente de celle de ladite deuxième couche de nitrure d'élément III (28).
22. Procédé selon la revendication 10, dans lequel la composition de ladite première couche de nitrure d'élément III (26) est différente de celle de ladite deuxième couche de nitrure d'élément III (28) et de celle de ladite troisième couche de nitrure d'élément III (30) et la composition de ladite deuxième couche de nitrure d'élément III (28) est différente de celle de ladite troisième couche de nitrure d'élément III (30).
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US72251005P | 2005-09-30 | 2005-09-30 | |
US11/534,855 US8614129B2 (en) | 2005-09-30 | 2006-09-25 | Method for fabricating a semiconductor device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
FR2891663A1 true FR2891663A1 (fr) | 2007-04-06 |
FR2891663B1 FR2891663B1 (fr) | 2010-11-26 |
Family
ID=37882467
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
FR0608628A Active FR2891663B1 (fr) | 2005-09-30 | 2006-10-02 | Procede de fabrication d'un dispositif a semi-conducteur. |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (4) | US8614129B2 (fr) |
JP (1) | JP2007129203A (fr) |
FR (1) | FR2891663B1 (fr) |
Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8614129B2 (en) * | 2005-09-30 | 2013-12-24 | International Rectifier Corporation | Method for fabricating a semiconductor device |
WO2009063288A1 (fr) * | 2007-11-15 | 2009-05-22 | S.O.I.Tec Silicon On Insulator Technologies | Structure de semi-conducteur ayant une couche protectrice |
US9219058B2 (en) * | 2010-03-01 | 2015-12-22 | Infineon Technologies Americas Corp. | Efficient high voltage switching circuits and monolithic integration of same |
US8981380B2 (en) * | 2010-03-01 | 2015-03-17 | International Rectifier Corporation | Monolithic integration of silicon and group III-V devices |
US20120103419A1 (en) * | 2010-10-27 | 2012-05-03 | The Regents Of The University Of California | Group-iii nitride solar cells grown on high quality group-iii nitride crystals mounted on foreign material |
US11217722B2 (en) | 2015-07-10 | 2022-01-04 | The Regents Of The University Of California | Hybrid growth method for III-nitride tunnel junction devices |
Family Cites Families (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5679152A (en) * | 1994-01-27 | 1997-10-21 | Advanced Technology Materials, Inc. | Method of making a single crystals Ga*N article |
US6218280B1 (en) | 1998-06-18 | 2001-04-17 | University Of Florida | Method and apparatus for producing group-III nitrides |
US6566256B1 (en) | 1999-04-16 | 2003-05-20 | Gbl Technologies, Inc. | Dual process semiconductor heterostructures and methods |
JP4034015B2 (ja) * | 1999-09-01 | 2008-01-16 | 豊田合成株式会社 | Iii族窒化物系化合物半導体発光素子 |
US6673149B1 (en) | 2000-09-06 | 2004-01-06 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd | Production of low defect, crack-free epitaxial films on a thermally and/or lattice mismatched substrate |
US7053413B2 (en) * | 2000-10-23 | 2006-05-30 | General Electric Company | Homoepitaxial gallium-nitride-based light emitting device and method for producing |
US6649287B2 (en) | 2000-12-14 | 2003-11-18 | Nitronex Corporation | Gallium nitride materials and methods |
US6630692B2 (en) * | 2001-05-29 | 2003-10-07 | Lumileds Lighting U.S., Llc | III-Nitride light emitting devices with low driving voltage |
JP3946969B2 (ja) | 2001-05-31 | 2007-07-18 | 日本碍子株式会社 | 電界効果トランジスタ、及びヘテロ接合型バイポーラトランジスタ |
US6831293B2 (en) * | 2002-03-19 | 2004-12-14 | Showa Denko Kabushiki Kaisha | P-n junction-type compound semiconductor light-emitting device, production method thereof, lamp and light source |
JP4375972B2 (ja) | 2003-01-28 | 2009-12-02 | シャープ株式会社 | 窒化物系iii−v族化合物半導体装置の製造方法 |
US8614129B2 (en) * | 2005-09-30 | 2013-12-24 | International Rectifier Corporation | Method for fabricating a semiconductor device |
-
2006
- 2006-09-25 US US11/534,855 patent/US8614129B2/en active Active
- 2006-09-29 JP JP2006266455A patent/JP2007129203A/ja active Pending
- 2006-10-02 FR FR0608628A patent/FR2891663B1/fr active Active
-
2013
- 2013-12-19 US US14/135,425 patent/US8865575B2/en active Active
-
2014
- 2014-10-15 US US14/515,449 patent/US9117671B2/en active Active
-
2015
- 2015-08-20 US US14/831,009 patent/US20150357182A1/en not_active Abandoned
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20140106548A1 (en) | 2014-04-17 |
US20150037965A1 (en) | 2015-02-05 |
US8614129B2 (en) | 2013-12-24 |
US9117671B2 (en) | 2015-08-25 |
FR2891663B1 (fr) | 2010-11-26 |
US20150357182A1 (en) | 2015-12-10 |
US8865575B2 (en) | 2014-10-21 |
JP2007129203A (ja) | 2007-05-24 |
US20070077714A1 (en) | 2007-04-05 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4813281B2 (ja) | 垂直構造の窒化ガリウム系発光ダイオード素子、及びその製造方法 | |
US6441403B1 (en) | Semiconductor device with roughened surface increasing external quantum efficiency | |
US8803189B2 (en) | III-V compound semiconductor epitaxy using lateral overgrowth | |
JP5099008B2 (ja) | SiC基板を用いた化合物半導体装置とその製造方法 | |
KR101652153B1 (ko) | 선택된 열팽창 및/또는 표면 특성들을 갖는 고체조명장치, 및 관련 방법 | |
US7221000B2 (en) | Reverse polarization light emitting region for a semiconductor light emitting device | |
JP4458223B2 (ja) | 化合物半導体素子及びその製造方法 | |
FR2924270A1 (fr) | Procede de fabrication d'un dispositif electronique | |
KR20070057672A (ko) | 반도체 발광 소자 및 이의 제조 방법 | |
JP2004047764A (ja) | 窒化物半導体の製造方法および半導体ウェハならびに半導体デバイス | |
US9117671B2 (en) | Fabrication of III-nitride semiconductor device and related structures | |
FR2969386A1 (fr) | Transistor a haute mobilite electronique dote d'une couche de nitrure de gallium et d'indium | |
US7859086B2 (en) | Nitride semiconductor single crystal substrate, and methods of fabricating the same and a vertical nitride semiconductor light emitting diode using the same | |
US9209253B2 (en) | Nitride based semiconductor device and manufacturing method thereof | |
US8614464B2 (en) | Nitride-based semiconductor device and method for manufacturing the same | |
US7063997B2 (en) | Process for producing nitride semiconductor light-emitting device | |
US8431936B2 (en) | Method for fabricating a p-type semiconductor structure | |
CN107004724B (zh) | 半导体装置及其制造方法 | |
JP5355927B2 (ja) | 半導体装置および半導体装置の製造方法 | |
KR100820836B1 (ko) | 발광 다이오드 제조방법 | |
CN113892186B (zh) | 一种半导体结构及其制造方法 | |
JP5314257B2 (ja) | 低欠陥の半導体基板、半導体発光素子、およびそれらの製造方法 | |
WO2020062221A1 (fr) | Structure semi-conductrice et son procédé de fabrication | |
WO2020062222A1 (fr) | Structure semi-conductrice et son procédé de fabrication |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 10 |
|
PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 11 |
|
PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 12 |
|
PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 13 |
|
CA | Change of address |
Effective date: 20181022 |
|
CD | Change of name or company name |
Owner name: INFINEON TECHNOLOGIES AMERICAS CORP., US Effective date: 20181022 |
|
PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 14 |
|
PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 15 |
|
PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 16 |
|
PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 17 |