JP2006511948A - メサ構造および多重パッシベーション層を備える半導体デバイスならびに関連するデバイスの形成方法 - Google Patents

メサ構造および多重パッシベーション層を備える半導体デバイスならびに関連するデバイスの形成方法 Download PDF

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Abstract

半導体デバイスの形成方法は基板上に半導体構造を形成するステップを含むことができ、該半導体構造は該基板に対向するメサ表面および該メサ表面と該基板の間のメサ側壁を有するメサを画定する。第1パッシベーション層を該メサ側壁上の少なくとも一部分および該メサ側壁に隣接する該基板上に形成することができ、該メサ表面の少なくとも一部分には該第1パッシベーション層がなく、該第1パッシベーション層が第1材料を含む。第2パッシベーション層を該第1パッシベーション層上に形成することができ、該メサ表面の少なくとも一部分には該第2パッシベーション層がなく、該第2パッシベーション層が第1材料と異なる第2材料を含む。関連するデバイスも論じる。

Description

本発明はエレクトロニクス分野、より具体的には、半導体デバイスおよび関連する構造の形成方法に関する。
本明細書は、「自己整合インデックスガイドおよびビアを有するレーザダイオード(Laser Diode With Self−Aligned Index Guide And Via)」という名称の2002年12月20日に出願した米国仮出願第60/435,213号、「表面低下したリッジウエーブガイドを有するレーザダイオード(Laser Diode With Surface Depressed Ridge Waveguide)」という名称の2002年12月20日に出願した米国仮出願第60/435,914号、2002年12月20日に出願し米国仮出願第60/435,919号、および「金属電流広がり層を有するレーザダイオード(Laser Diode With Metal Current Spreading Layer)」という名称の2002年12月20日に出願した米国仮出願第60/435,211号の特典を主張する。これらの仮出願のそれぞれの開示はその全体が参照により本明細書に組み込まれている。
また、本発明は、「自己整合半導体メサおよびコンタクト層を有する半導体デバイスの形成方法および関連するデバイス(Methods Of Forming Semiconductor Devices Having Self Aligned Semiconductor Mesas and Contact Layers And Related Devices)」という名称の本出願と同時出願の米国出願(整理番号5308−281)、「自己整合コンタクト層および関連するデバイスを備える半導体半導体メサ構造の形成方法(Methods Of Forming Semiconductor Mesa Structures Including Self−Aligned Contact Layers And Related Devices)」という名称の本出願と同時出願の米国出願(整理番号5308−280)、および「半導体メサお構造および導電性ジャンクションを備える電子デバイスの形成方法および関連するデバイス(Methods Of Forming Electronic Devices Including Semiconductor Mesa Structures And Conductivity Junctions And Related Devices)」という名称の本出願と同時出願の米国出願(整理番号5308−283)にも関する。これらの米国出願それぞれの開示はその全体が参照により本明細書に組み込まれている。
レーザは光子の誘導放出の結果としてコヒーレントな単色光のビームを発生するデバイスである。光子の誘導放出は光ゲインも発生することができ、これによりレーザによって発生されたビームに高い光エネルギーを持たせることができる。いくつかの材料はレーザ発振効果を生じることができ、ある高純度の結晶(ルビーが一般的な例)と、半導体と、あるタイプのガラスと、二酸化炭素、ヘリウム、アルゴンおよびネオンを含むある気体と、あるプラズマとを含む。
最近になって、レーザは半導体材料における前進があり、これによって一般的に半導体デバイスに関して小型化、低コスト化、および他の関連する利点が活用されてきた。半導体技術において、光子が主な働きを担うデバイスを「フォトニック」または「オプトエレクトロニック」デバイスと称する。言い換えると、フォトニックデバイスは、発光ダイオード(LED)、光検出器、光起電デバイス、および半導体レーザを含む。
半導体レーザは、放出放射波が空間干渉性および時間干渉性を有する点で他のレーザに類似している。上記で指摘したように、レーザ放射波は高度に単色(すなわち、狭いバンド幅)であり、高度な指向性の光ビームを発生する。しかし、半導体レーザは、いくつかの点で他のレーザと異なることがある。たとえば、半導体レーザでは、量子遷移が材料のバンド特性に関係し、半導体レーザが非常に小さい寸法になることができ、非常に狭い活性領域およびレーザビームのより大きい発散を有することができ、半導体レーザの特性が接合媒質の特性によって強く影響されることができ、PN接合レーザの場合、ダイオード自体に前方電流を通過させることでレーザ発振作用を生じることができる。概して、半導体レーザはデバイスを横切る方向に向く電流を調節することによって制御することができる極めて効率的なシステムを実現することができる。さらに、半導体レーザの光子の寿命を極めて短くすることができるので、それらを用いて高周波変調を発生することができる。言い換えれば、小型でこのような高周波変調が可能なので半導体レーザは光ファイバ通信用の重要な光源となることができる。
おおまかにいうと、半導体レーザの構造は、光増幅が発生する共振空洞を作るための光閉じ込め、および誘導放出を生じるような高電流密度を発生するための電気閉じ込めを実現するはずである。さらに、レーザ効果(放射波の誘導放出)を発生させるように、半導体が間接バンドギャップ材料ではなく、直接バンドギャップ材料になることができる。半導体特性を熟知している技術者なら周知のように、直接バンドギャップ材料は、価電子帯から伝導帯への電子の遷移に電子の結晶運動量の変化を必要としない材料である。ガリウムヒ素および窒化ガリウムが直接バンドギャップ材料の例である。間接バンドギャップ材料では、別の状況が存在する。すなわち、価電子帯と伝導帯の間の電子の遷移に結晶運動量の変化が必要になる。シリコンおよび炭化ケイ素がこのような間接バンドギャップ材料の例である。
光閉じ込めおよび電子閉じ込めならびにミラーリングを含む半導体材料の理論、構造、および動作の有益な説明は、非特許文献1になされており、これらのページはその全体が参照により本明細書に組み込まれている。
LEDやレーザなどのフォトニックデバイスを熟知している技術者なら周知のように、所与の半導体材料によって発生することができる電磁放射波(すなわち、光子)の周波数は、バンドギャップの関数となることがある。バンドギャップが小さいほど、低エネルギー、長波長の光子を発生し、他方、バンドギャップが広い材料ほど、高エネルギー、短波長の光子を発生する。たとえば、通常レーザに使用される半導体材料の1つはアルミニウムインジウムガリウムリン(AlInGaP)である。AlInGaPが発生できる光は、この材料のバンドギャップ(実際は、存在するそれぞれの元素のモルまたは原子比に応じて変わるバンドギャップ範囲)の故に、可視光スペクトルの赤色部分すなわち600から700ナノメートル(nm)に限られる。スペクトルの青色または紫外部分に波長を有する光子を発生させるために、比較的大きなバンドギャップの半導体材料を使用することができる。窒化ガリウム(GaN)などのIII族窒化物材料、窒化インジウムガリウム(InGaN)、窒化アルミニウムガリウム(AlGaN)、および窒化アルミニウムインジウム(AlInN)などの三元合金、ならびに、窒化アルミニウムガリウムインジウム(AlGaInN)などの四元合金が青色およびUVレーザ用材料の有望な候補である。というのは、それらのバンドギャップが比較的高いからである(GaNの場合、室温で3.36eV)。その結果、III族ベースのレーザダイオードが370〜420nm領域で発光することが実証された。
いくつかの、同一譲受人に譲渡された特許および同時継続の特許出願においては、オプトエレクトロニクスデバイスの設計および製造方法が同様に論じられている。たとえば、窒化ガリウムベースのオプトエレクトロニクスデバイス用の様々な方法および構造が記載されている(特許文献1〜6参照)。たとえば、低歪み窒化物レーザダイオード構造が記載されている(特許文献7参照)。たとえば、窒化物ベースのオプトエレクトロニクスデバイス用のエピタキシャル構造が記載されている(特許文献8、9参照)。たとえば、様々な金属コンタクト構造およびフリップチップボンディング法を含むボンディング法が記載されている(特許文献10〜13参照)。たとえば、乾式エッチングの方法が記載されている(特許文献14参照)。たとえば、窒化物オプトエレクトロニクスデバイス用のパッシベーション方法が記載されている(特許文献15、16参照)。たとえば、窒化物レーザダイオード用に適する活性層構造が記載されている(特許文献17、18参照)。前述したすべての特許、特許出願、特許公開出願の内容は、あたかも本明細書に完全に説明されているかのようにその全体が参照により本明細書に組み込まれている。
米国特許第6,459,100号明細書 米国特許第6,373,077号明細書 米国特許第6,201,262号明細書 米国特許第6,187,606号明細書 米国特許第5,912,477号明細書 米国特許第5,416,342号明細書 米国特許第5,838,706号明細書 米国特許出願第20020093020号明細書 米国特許出願第20020022290号明細書 米国特許出願第20020123164号明細書 米国特許出願第20030045015号明細書 米国特許出願第20030042507号明細書 米国特許出願第20030015721号明細書 米国特許第6,475,889号明細書 米国出願番号第08/920,409号明細書 米国特許出願第20030025121号明細書 米国特許出願第20030006418号明細書 米国特許出願第20030020061号明細書 セー(Sze)著、「半導体材料の物理(Physics of Semiconductor Devises)」、第2版(1981年)、704〜742ページ
半導体レーザを含む電子デバイスの表面に加えられる応力および/または圧力は、レーザおよび/またはそれとの電気結合をもたらす半導体構造を損傷させる恐れがある。
本発明の諸実施形態によれば、半導体デバイスの形成方法は、基板上に半導体構造を形成するステップを含むことができ、この基板において、半導体構造が、基板に対向する(すなわち、基板から離れた)メサ表面およびメサ表面と基板の間のメサ側壁を有するメサを画定する。このメサ側壁上の少なくとも一部分とメサ側壁に隣接する基板上とに第1パッシベーション層を形成することができ、メサ表面の少なくとも一部分には第1パッシベーション層がなく、第1パッシベーション層は第1材料を含む。さらに、第2パッシベーション層を第1パッシベーション層上に形成することができ、メサ表面の少なくとも一部分には第2パッシベーション層がなく、第1パッシベーション層は第1材料と異なる第2材料を含む。
さらに、少なくとも第1パッシベーション層のメサ表面に隣接する部分には、第2パッシベーション層がなく、第1パッシベーション層と第2パッシベーション層を合わせた厚さはメサの厚さより大きくなることできる。より具体的には、第1パッシベーション層の厚さはメサの厚さより大きくなることできる。さらに、メサ表面上の第1パッシベーション層および第2パッシベーション層がない部分にコンタクト層を形成することができ、金属層をこのコンタクト層上に形成することができ、この金属層は少なくとも第2パッシベーション層上の基板に対向する部分に延びている。さらに、これらの金属層およびコンタクト層は相異なる材料を含むことができる。
第1パッシベーション層の一部分は、コンタクト層の表面上の基板に対向する部分に延びることができ、このコンタクト層の一部分は、少なくとも第1および/または第2のパッシベーション層の一層上の基板に対向する部分に延びることができる。第1材料はアルミニウム酸化膜を含むことができ、第2材料はシリコン窒化膜を含むことができる。さらに、半導体構造はP型層およびN型層を含むことができ、P型層および/またはN型層の少なくとも一部分がメサに含まれる。
メサ表面の少なくとも一部分は、第2パッシベーション層の形成前に第1パッシベーション層がないことがある。より具体的には、第1パッシベーション層上および少なくともメサ表面上の第1パッシベーション層のない部分に、第2パッシベーション層を形成することができる。さらに、第2パッシベーション層の、少なくともメサ表面の第1パッシベーション層のない部分を露出させ、第1パッシベーション層のメサ表面に隣接する部分を露出させる部分にホールを形成することもできる。
さらに、第1パッシベーション層をメサ表面を横切って形成し、第2パッシベーション層をメサ表面を横切って形成して、第1および第2のパッシベーション層の両方がメサ表面を横切ってスタックされるようにすることもできる。次いで、第1パッシベーション層のメサ表面に対向する部分を露出させる第2パッシベーション層にホールを形成することができ、このホールの第2パッシベーション層への形成後、メサ表面の少なくとも一部分を露出させる第1パッシベーション層に別のホールを形成することもできる。第1パッシベーション層の形成前に、メサ表面上にコンタクト層を形成することができる。代替形態では、第2パッシベーション層の形成後、メサ表面上の少なくとも第1および第2のパッシベーション層のない部分にコンタクト層を形成することもできる。
本発明の追加の実施形態によれば、半導体デバイスの形成方法は、半導体光構造がメサ表面およびメサ表面と基板の間のメサ側壁を有するメサを画定する基板上に半導体構造を形成するステップを含むこともできる。メサ側壁上およびメサ側壁に隣接する基板上にパッシベーション層を形成することができ、このパッシベーション層はその内部にビアホールを有しメサ表面の少なくとも一部分にはこのパッシベーション層がないようにすることができる。より具体的には、ビアホールが、ビアホールの第1の部分が第1の幅を有しビアホールの第2の部分が第1の幅と異なる第2の幅を有するように、階段状プロファイルを画定することができる。
この階段状プロファイルは、第1の幅および第2の幅を有するビアホールの第1の部分および第2の部分の間にプラトー領域を含むことができ、このプラトー部分は基板にほぼ平行になることができる。第1の幅を有するビアホールの第1の部分は、第2の幅を有するビアホールの第2の部分とメサ表面の間にあることができ、第2の幅は第1の幅より大きくなることができる。パッシベーション層は、第1材料の第1の層と第1材料と異なる第2材料の第2の層を含むことができ、ビアホールの第1の部分は第1の層の少なくとも一部分を貫通することができ、ビアホールの第2の部分は第2の層の少なくとも一部分を貫通することができる。より具体的には、第1パッシベーション層の厚さはメサの厚さより大きくなることができる。さらに、第1材料はアルミニウム酸化膜を含むことができ、第2材料はシリコン窒化膜を含むことができる。
メサ表面上の少なくともパッシベーション層のない部分にコンタクト層を形成することもでき、コンタクト層上およびパッシベーション層上の少なくとも一部分に金属層を形成することができる。これらのコンタクト層と金属層は相異なる材料を含むことができ、パッシベーション層の一部分はコンタクト層上のメサ表面に対向する部分に延びることができる。代替形態では、コンタクト層は少なくともパッシベーション層上の基板に対向する部分に延びることもできる。さらに、半導体構造はP型層およびN型層を含むことができ、P型層および/またはN型層の少なくとも一部分がメサに含まれる。
本発明の他の追加の実施形態によれば、基板上に半導体構造を含むことができ、そこで半導体構造が半導体デバイスはメサ表面およびメサ表面と基板の間の側壁を有するメサを画定する。第1パッシベーション層は、少なくともメサ側壁上の一部分および基板上のメサ側壁に隣接する部分に存在することができ、メサ表面の少なくとも一部分には第1パッシベーション層がなく、第1パッシベーション層は第1材料を含む。第2パッシベーション層は、第1パッシベーション層上に存在することができ、メサ表面の少なくとも一部分には第2パッシベーション層がなく、第2パッシベーション層は第1材料と異なる第2材料を含む。
第1パッシベーション層の少なくともメサ表面に隣接する部分には第2パッシベーション層がなくてよく、第1と第2のパッシベーション層を合わせた厚さはメサの厚さより大きくなることができる。さらに、第1パッシベーション層の厚さはメサの厚さより大きくなることができる。
この半導体デバイスは、メサ表面上の第1および第2のパッシベーション層のない部分にコンタクト層を、このコンタクト層上に金属層を含むこともでき、この金属層は少なくとも第2パッシベーション層上の基板に対向する部分に延びる。さらに、これらの金属層およびコンタクト層は相異なる材料を含むことができる。第1パッシベーション層の一部分はコンタクト層の表面上の基板に対向する部分に延びることができ、あるいは、代替形態では、コンタクト層の一部分が第1および/または第2のパッシベーション層の少なくとも1層上の基板に対向する部分に延びることもできる。
第1パッシベーション層の第1材料はアルミニウム酸化膜を含み、第2パッシベーション層の第2材料はシリコン窒化膜を含むことができる。さらに、半導体構造はP型層およびN型層を含むことができ、P型層および/またはN型層の少なくとも一部分はメサに含まれる。さらに、第1および第2のパッシベーション層は、メサ表面の少なくとも第1および第2のパッシベーション層のない部分に隣接する階段状プロファイルを画定することもできる。
本発明の他の追加の実施形態によれば、半導体デバイスは、基板上に半導体構造を備えることができ、この半導体構造はメサ表面およびメサ表面と基板の間のメサ側壁を有するメサを画定する。この半導体デバイスはメサ側壁上、およびメサ側壁に隣接する基板上にパッシベーション層を含むこともできる。より具体的には、このパッシベーション層はその中にビアホールを有しメサ表面の少なくとも一部分にはこのパッシベーション層がないようにすることができ、このビアホールは階段状プロファイルを画定して、ビアホールの第1の部分が第1の幅を有しビアホールの第2の部分が第1の幅と異なる第2の幅を有するようにする。
この階段状プロファイルは、第1および第2の幅を有するビアホールの第1の部分と第2の部分の間にプラトー領域を備えることができ、このプラトー部分は基板にほぼ平行になることができる。さらに、第1の幅を有するビアホールの第1の部分は、第2の幅を有するビアホールの第2の部分とメサ表面の間にあることができ、第2の幅は第1の幅より大きくなることができる。
このパッシベーション層は第1材料の第1の層、および第1材料と異なる第2材料の第2の層を含み、ビアホールの第1の部分が第1の層の少なくとも一部分を貫通し、ビアホールの第2の部分が第2の層の少なくとも一部分を貫通する。第1パッシベーション層の厚さはメサの厚さより大きくなることができ、第1パッシベーション層の第1材料はアルミニウム酸化膜を含み、第2パッシベーション層の第2材料はシリコン窒化膜を含むことができる。
この半導体デバイスは、メサ表面上のパッシベーション層のない部分にコンタクト層を、このコンタクト層上およびパッシベーション層上の少なくとも一部分に金属層を含むこともでき、これらの金属層およびコンタクト層は相異なる材料を含むことができる。パッシベーション層の一部分はコンタクト層上のメサ表面に対向する部分に延びることができ、あるいは、代替形態では、このコンタクト層がパッシベーション層上の少なくとも基板に対向する部分に延びることもできる。さらに、半導体構造はP型層およびN型層を含むことができ、P型層および/またはN型層の少なくとも一部分がメサに含まれる。
以後、本発明を、本発明の好ましい実施形態が示された添付の図面を参照してより完全に説明する。本発明を相異なる形態で具体的に示すことができるが、本発明を本明細書で説明された諸実施形態に限定されるものと解釈すべきではない。そうではなくて、これらの実施形態は、この開示が網羅的かつ完全になり、当業者に本発明の範疇を十分に伝えるように提供した。図面中、層および領域の厚さは判り易くするために誇張してある。また、層が他の層または基板「上」にあるというとき、この層は他の層または基板の直接上にあることができ、あるいは介在層が存在することもできることも理解されたい。要素が別の要素と「結合された」または「接続された」というとき、この要素は他の要素と直接結合され、または接続されることができ、あるいは介在要素が存在することもできる。明細書全体を通じて同一の番号で同一の要素を指す。さらに、「垂直」および「水平」などの相対的な用語を、本明細書では図に示すような基板またはベース層に対する関係を説明するために使用することができる。これらの用語は諸図に示した向きに加えてデバイスの異なる向きも包含することが意図されていることは理解されよう。
III族窒化物材料などのIII−V族材料は、それらにマグネシウムなどのP型不純物をドープすることによってP型にすることができる。しかし、P型窒化物半導体は比較的低いキャリア活性化速度および比較的低いキャリア移動度を有することができる。したがって、P型窒化物半導体は比較的高い抵抗率を有することができる。レーザダイオードはレーザ発振するための条件を実現するのに比較的高い電流レベルを必要とすることがあるので、P型窒化物材料へのオーミックコンタクトの場合できるだけ多くの表面積を覆うことが有利になることがある。
レーザダイオードの形成ステップは、半導体材料のエピタキシャル層内にメサストライプをエッチングするステップを含むことができる。このメサストライプは、比較的狭くなることがあるので(幅約2ミクロン程度)、高度な機械的安定性をもつことができず、バーコーティング、ダイ取り付け、ウェハボンディングなどのその後の製造ステップの際、比較的容易に損傷されることがある。メサストライプは、機械的安定性および/または保護をもたらすようにメサの高さ以上の深さのトレンチを有する半導体材料および/または基板のトレンチ内に形成することができる。
図1に示すように、本発明の諸実施形態による構造は、半導体メサストライプ用の機械的な保護を実現することができる。さらに、比較的再現性よく、かつ精度よくできる諸ステップを用いて、図1の構造を製造することができる。本発明の諸実施形態によれば、半導体デバイスは、基板12と、メサ20、第1パッシベーション層30、第2パッシベーション層40、ならびにオーミックコンタクト層26および27を備えるエピタキシャル半導体構造14と、金属オーバ層50とを備えることができる。さらに、このエピタキシャル半導体構造14は、III族化合物半導体材料などのIII−V族化合物半導体材料を含むことができる。これらのオーミックコンタクト層26および27は、ニッケル、チタン、白金、および/またはパラジウムなどの金属の層を含むことができる。この金属オーバ層50は、ニッケル、金、白金、チタン、タングステン、モリブデン、タンタル、および/またはパラジウムなどの金属の層を含むことができる。
ある実施形態では、この基板12は、2H、4H、6H、8H、15R、および/または3CなどのポリタイプのN型炭化ケイ素、サファイア、窒化ガリウム、ならびに/あるいは窒化アルミなどの基板材料を含むことができる。さらに、基板12は、エピタキシャル半導体構造14および基板12を通過する「垂直な」電流の流れを有する「垂直」デバイスを設けるように導電性になることができる。代替形態では、基板12は絶縁性または半絶縁性でもよく、そこでは「水平」デバイスを設けるように基板の同じ側に両方のオーミックコンタクトが設けられる。導電性基板を「水平」デバイスに使用することもできるはずである。さらに、基板という用語は、半導体構造14を作製する半導体材料のパターン形成されていない部分を含むように規定することができる。そして/または基板12と半導体構造14の間で材料の遷移がないこともある。
エピタキシャル半導体構造14の一部分は、たとえば、光閉じ込めおよび/または電流閉じ込めを実現するためにメサストライプ中にパターン形成することができる。図示するように、エピタキシャル半導体構造14の一部分のみがメサ20に含まれる。たとえば、エピタキシャル半導体構造14は、N型およびP型の層、ならびにN型およびP型層のうちの1方または両方の一部分をメサに含むことができる。具体的な実施形態によれば、このエピタキシャル半導体構造14は、基板12に隣接したN型層と基板12に対向するN型層上のP型層とを備えることができる。このメサは(メサ20の側壁が基板12に延びるように)、N型層無しでP型層の一部分、P型層の全ておよびN型層の一部分(全てではない)、またはP型層およびN型層の全てを含むことができる。
本明細書と同時に出願された米国特許出願(整理番号5308−281)においてより詳細に記載されているように、エピタキシャル半導体材料の均一に厚い層を形成することができ、このエピタキシャル半導体材料を選択的にエッチングすることによってメサ20を形成することができる。さらに、このメサ20の厚さをメサ形成に使用するエッチング深さによって決定することができる。本発明の諸実施形態によれば、このメサエッチング深さ(得られるメサ厚)を、約0.1から5ミクロンの範囲にすることができ、追加の実施形態によれば、約2.5ミクロンを超えないようにすることができる。さらに、メサ側壁間のメサ表面20Aの幅を約1から3ミクロンの範囲にすることができる。図1に示すように、オーミックコンタクト層26をこのメサ表面20A上の一部分に形成することができる。さらに、メサの表面部分をP型半導体材料にすることもできる。
第1パッシベーション層30は、メサ20を備えるエピタキシャル半導体構造14を保護し絶縁することができる。この第1パッシベーション層30は、たとえば、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、アルミニウム酸化膜、および/またはそれらの組合せなどの絶縁材料を含むことができ、かつ、プラズマ化学気相成長(PECVD)、減圧化学気相成長(LPCVD)、化学気相成長(CVD)、スパッタリング、および/または電子ビーム蒸着などの堆積技法を用いて形成することができる。さらに、この第1パッシベーション層は、たとえば、本明細書と同時に出願された米国特許出願(整理番号5308−280)および/または本明細書と同時に出願された米国特許出願(代理人整理番号5308−281)において論じられているように製作することができる。これらの出願のどちらもその開示内容全体が本明細書に参照により組み込まれている。
第2パッシベーション層40は、たとえば、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、アルミニウム酸化膜、および/またはそれらの組合せなどの絶縁材料を含むことができ、かつ、プラズマ化学気相成長(PECVD)、減圧化学気相成長(LPCVD)、化学気相成長(CVD)、スパッタリング、および/または電子ビーム蒸着などの堆積技法を用いて形成することができる。本発明の具体的な実施形態によれば、第1パッシベーション層を第1材料で形成し、第2パッシベーション層を第1材料と異なる第2材料で形成することができる。したがって、第1パッシベーション層は、1種または複数種のエッチング用化学物質の場合について、第2パッシベーション層に対するエッチング選択性を実現することができる。言い換えると、第2パッシベーション層40をあるエッチング用化学物質に対して第1パッシベーション層より抵抗力をなくして、第1パッシベーション層をそれほどエッチングしないで第2パッシベーション層にビアホール42を形成可能にすることができる。具体的な実施形態によれば、第2パッシベーション層40がシリコン窒化膜の層を含み、第1パッシベーション層30がアルミニウム酸化膜の層を含むことができる。
ある実施形態では、第2パッシベーション層40を十分厚くでき、その結果、基板に対向する第2パッシベーション層の表面がメサ20の上表面20Bより基板12に対して実質的に高くなる。代替形態では、第1パッシベーション層30と第2パッシベーション層40の厚さを合わせた厚さを、メサ20の厚さより機械的な安定性およびメサ20に対する保護を実現するのに十分な程度に大きくすることもできる。具体的な実施形態によれば、第1パッシベーション層の厚さを約0.1から2ミクロンの範囲にすることができ、第2パッシベーション層40の厚さを約0.1から5ミクロンの範囲にすることができる。
第1パッシベーション層30および第2パッシベーション層40の両方またはどちらかの形成前、あるいは形成後に、オーミックコンタクト26をメサ表面20B上に形成することができる。このオーミックコンタクト層26は、メサ側壁20A間のメサ表面20Bの幅のほぼ全体にわたって延びることができ、かつ/あるいは、第1パッシベーション層30の一部分が基板に対向してオーミックコンタクト層26上の一部分に延びることもできる。代替形態では、第1パッシベーション層30の一部分がメサ表面上に直接延びることもでき、かつ/あるいは、オーミックコンタクト層がメサ表面20Bに対向して第1パッシベーション層30上の一部分に延びることもできる。
第2パッシベーション層40を貫通するビア42がオーミックコンタクト層26の一部分およびオーミックコンタクト層26に隣接する第1パッシベーション層30の一部分を露出させることができる。金属オーバ層50が第2パッシベーション層40、第1パッシベーション層30の露出部分、および/またはオーミックコンタクト層26の露出部分全体にわたって延びることができる。したがって、この金属オーバ層50は、ビア42を介してオーミックコンタクト層26と接触することができる。この金属オーバ層50は、ニッケル、金、白金、チタン、タングステン、モリブデン、タンタル、パラジウム、および/またはそれらの組合せなどの金属の層を含むことができる。
さらに、このビア42の幅をメサ表面20Bの幅より大きくすることができ、このため、ビア42の側壁がメサ側壁20Aから離れる。具体的な実施形態によれば、このビア42の幅を約5から15ミクロンの範囲にすることができる。したがって、パッシベーション層40の表面に加えられる応力および/または圧力をメサ20から離れた方向に向けることができる。さらに、周囲の第2パッシベーション層40により、第1パッシベーション層30のビア42によって露出された部分およびメサ20を外部応力から遮蔽することができる。
本発明の具体的な実施形態によれば、半導体デバイスは、基板12に対向するメサ表面20Bおよびメサ表面20Bと基板12の間の側壁20Aを有するメサ20を画定するエピタキシャル半導体構造14などの半導体構造を備えることができる。メサ側壁20A上の少なくとも一部分上およびメサ側壁20Aに隣接する基板12上に、第1パッシベーション層30を設けることができ、メサ表面20Bの少なくとも一部分には第1パッシベーション層30がない。第2パッシベーション層40を第1パッシベーション層30上に設けることができ、メサ表面20Bの少なくとも一部分には第2パッシベーション層40がない。さらに、これらの第1および第2のパッシベーション層は相異なる材料を含むことができる。さらに、第2パッシベーション層40上、第2パッシベーション層40がない第1パッシベーション層30上の一部分、および第1および第2のパッシベーション層がないメサ表面20B上の一部分に、金属オーバ層を設けることができる。金属オーバ層50とメサ表面20Bの間にオーミックコンタクト層26を設けることができ、これらのオーミックコンタクト層26と金属オーバ層50は相異なる材料を含むことができる。
本発明の追加の実施形態によれば、半導体デバイスは、基板12上に半導体構造14を備え、この半導体構造14はメサ表面20Bおよびメサ表面20Bと基板12の間の側壁20Aを画定する。このメサ側壁20A上およびメサ側壁に隣接する基板12上にパッシベーション層を設けることができ、このパッシベーション層はその内部にビアを有し、それによってメサ表面の少なくとも一部分にパッシベーション層がないようにする。より具体的には、パッシベーション層中のビアは、ビアホールの第1の部分Vが第1の幅Wを有し、ビアホールの第2の部分Vが第1の幅Wと異なる第2の幅Wを有するように階段状プロファイルを画定することができる。さらに、このビアホールは、その第1の部分と第2の部分の間にプラトー領域Pを備えることもでき、このプラトー領域Pは基板12とほぼ平行になることができる。より具体的には、第2の幅Wを第1の幅Wより大きくすることができる。さらに、この第2の幅Wをメサ表面20Bの幅より大きくし、第1の幅Wをメサ表面20Bの幅より小さくすることもできる。いくつかの実施形態によれば、パッシベーション層は、階段状プロファイルをもたらすようにパターン形成された単一材料の層を含むことができる。代替形態では、パッシベーション層は、第2パッシベーション層40を第1パッシベーション層30に比べて選択的にエッチングできるように相異なる材料の第1パッシベーション層30および第2パッシベーション層40を含むこともできる。
本発明の諸実施形態による半導体デバイスの製作方法を図2Aないし2Dに示す。具体的には、エピタキシャル半導体構造14を基板12上に形成することができ、このエピタキシャル半導体構造14はメサ側壁20Aおよびメサ表面20Bを有するメサ20を備える。このエピタキシャル半導体構造14は、均一に厚いエピタキシャル半導体層を形成し、次いで、このエピタキシャル半導体層の一部分を選択的に除去してメサ20を形成することによって形成することができる。反応性イオンエッチング(RIE)、電子サイクトトロン共鳴(ECR)プラズマエッチング、および/または誘導結合プラズマ(ICP)エッチングなどの湿式または乾式エッチングを用いて、エピタキシャル半導体層の一部分を選択的に除去することができる。たとえば、塩素(Cl)エッチャントを用いるアルゴン(Ar)雰囲気中での乾式エッチングを用いて、メサ20をパターン形成することができる。より具体的には、この乾式エッチングは、約2から40sccmの範囲のアルゴン(Ar)を流し、約5から50mトルの範囲の圧力および約200から1000Wの範囲のRFパワーのRIE反応炉中に約5から50sccmの範囲の塩素(Cl)を流すステップを含むことができる。具体的なエッチング条件を例として提供したが、他のエッチング条件を使用することもできる。
図示するように、エピタキシャル半導体構造14の一部分のみをメサに含むことができる。代替形態では、メサ側壁20Aが基板12に対して延びるようにメサ20にエピタキシャル半導体構造14を含むこともできる。このエピタキシャル半導体構造14は、基板上のN型層、および基板に対向するN型層上のP型層を含むことができる。このメサ20は(メサ20の側壁が基板12に対して延びるように)、P型層無しでN型層の一部分、N型層の全ておよびP型層の一部分(全てではない)、またはP型層およびN型層の全てを含むことができる。
このエピタキシャル半導体構造14は、N型層とP型層の間に活性層を含むこともできる。活性層は、いくつかの相異なる構造および/または層、ならびに/あるいはそれらの組合せを含むことができる。この活性層は、たとえば、単一または複数の量子井戸、二重ヘテロ構造、および/または超格子を備えることができる。活性層は、デバイスにおけるレーザ発振活動を促進させ得る光閉じ込め層および/または電流閉じ込め層を含むこともできる。
メサ20の側壁20A上およびメサ側壁20Aに隣接する基板12上の一部分に、第1パッシベーション層30を形成することができる。図示するように、メサ側壁20Aが基板12まで延びない場合、半導体構造14の一部分は第1パッシベーション層30とメサ側壁20Aに隣接する基板の間に残ることができる。この第1パッシベーション層30は、たとえば、シリコン窒化膜、シリコン酸化膜、アルミニウム酸化膜、および/またはそれらの組合せなどの絶縁材料の層あるいは複数のサブ層でよい。さらに、この第1パッシベーション層30は、プラズマ化学気相成長、減圧化学気相成長、化学気相成長、スパッタリング、電子ビーム蒸着、および/またはそれらの組合せなどの堆積技法を用いて形成することができる。具体的な実施形態によれば、第1パッシベーション層30がアルミニウム酸化膜であり、第1パッシベーション層30の厚さが約0.1から2ミクロンの範囲にある。
この第1パッシベーション層30は、メサ表面20Bに電気的なコンタクトをもたらすようにその内部にビア32を含むことができる。このビア32は、たとえば、本明細書と同時に出願された米国特許出願(整理番号5308−280)および本明細書と同時に出願された米国特許出願(整理番号5308−281)で論じられているステップに従って形成することができる。たとえば、この第1パッシベーション層30をメサ表面20B上に形成し、次いでメサ表面の一部分を露出させるビア32を形成するようにフォトリソグラフィを用いてパターン形成し、このビア32の形成後、(第2パッシベーション層の形成前または形成後のどちらかに)メサ表面上の露出部分にオーミックコンタクト層を形成することができる。代替形態では、パッシベーション層の形成前に、メサ表面上にオーミックコンタクト層を形成することができ、このパッシベーション層はオーミックコンタクト層の上に形成することもでき、このパッシベーション層のオーミックコンタクト層上の部分は除去することができる。別の代替形態では、メサ表面上にオーミックコンタクト層を形成することもでき、このオーミックコンタクト層をパターン形成するために使用されるマスクを第1パッシベーション層を形成しながら保持することができる。マスク、およびパッシベーション層のマスク上の部分を除去することができ、それによって、分離マスクを必要とせずにオーミックコンタクト層の一部分が露出する。
図2Bに示すように、第2パッシベーション層40を第1パッシベーション層30上に形成することができる。この第2パッシベーション層40は、シリコン窒化膜、シリコン酸化膜、および/またはアルミニウム酸化膜などの絶縁材料の層、あるいは複数のサブ層を含むことができ、かつ、プラズマ化学気相成長、減圧化学気相成長、化学気相成長、スパッタリング、電子ビーム蒸着、および/またはそれらの組合せなどの堆積技法を用いて形成することができる。
第1パッシベーション層30は第1材料を含み、第2パッシベーション層40は第1材料と異なる第2材料を含む。したがって、エッチャントを選択して、第2パッシベーション層40を貫通してビアを形成するとき第1パッシベーション層30をそれほどエッチングすることなく第2パッシベーション層40をエッチングできるようにすることができる。具体的な実施形態によれば、第1パッシベーション層30はアルミニウム酸化膜の層を含み、第2パッシベーション層40はシリコン窒化膜の層を含むことができる。したがって、第2パッシベーション層40を貫通してビアホールをエッチングして第2パッシベーション層をそれほどエッチングすることなく第1パッシベーション層の一部分を露出させることができる。
図2Cに示すように、第2パッシベーション層の保持する部分を(フォトリソグラフィなどの手段で)マスキングし、第2パッシベーション層の露出部分をエッチングすることによって、ビア42を開口させることができる。第1パッシベーション層20を貫通するビアが予め形成されている場合、このビア42はさらなる処理無しでメサ表面20Bの一部分を露出させることができる。代替形態では、第2パッシベーション層40を貫通するビア42を形成した後で、第1パッシベーション層30を貫通するビアを形成することもできる。
具体的な実施形態によれば、第2パッシベーション層の一部分をマスキングし、第2パッシベーション層の露出部分を反応性イオンエッチング(RIE)を用いてエッチングすることによってビア42を形成することができる。より具体的には、アルミニウム酸化膜に比べてシリコン窒化膜を選択的にエッチングするために使用することができるNFおよび/またはCHFなどのフッ素系エッチング用化学物質を用いてRIEエッチングを実施することができる。第1パッシベーション層の材料に比べて第2パッシベーション層の材料のエッチングに選択性を発揮するという条件で他のエッチング用化学物質を使用することもできる。NFおよび/またはCHF系のエッチング用化学物質は、たとえば、アルミニウム酸化膜のそれよりもずっと速い速度でシリコン窒化膜を選択的にエッチングすることができる。したがって、アルミニウム酸化膜の第1パッシベーション層30は、シリコン窒化膜の第2パッシベーション層40を貫通するビア42をエッチングするとき、エッチストップとして有効に働くことができる。
メサ表面20Bおよび第1パッシベーション層30の一部分がビア42によって露出されると、図2Dに示すようにメサ表面20B上の露出部分にオーミックコンタクト26を形成することができる。代替形態では、このオーミックコンタクト層を第1パッシベーション層20Bの形成前に形成することもでき、あるいは第1パッシベーション層30の形成と第2パッシベーション層40の形成の間に形成することもできる。次いで、金属オーバ層50を第2パッシベーション層40上、第1パッシベーション層30上の露出部分、およびビア中のオーミックコンタクト層26上に形成することができる。いくつかの実施形態によれば、これらのオーミックコンタクト層および金属オーバ層はそれぞれ同じ金属の層または異なる金属の層を含むことができる。代替形態では、メサ表面20B上の露出部分に金属オーバ層が直接形成されるように離れたオーミックコンタクト層を必要としないこともある。
半導体構造14に対向して基板12上に第2オーミックコンタクト層27を形成してオーミックコンタクト層26と27の間に「垂直な」電流経路を設けることもできる。このオーミックコンタクト層27は第1パッシベーション層30および第2パッシベーション層40のパターン形成後に形成されるように図示されているが、このオーミックコンタクト層27の製造におけるより前の段階で形成することもできる。さらに、その代わりに、基板12の第1オーミックコンタクト層26と同じ側に第2オーミックコンタクト層を形成し、それによって「水平な」電流の流れを実現することもできる。
本発明の諸実施形態によれば、第1のパッシベーション層30が、半導体メサ20の側壁20A用の保護および/または絶縁をもたらすことができ、この半導体メサの表面20Bを第1パッシベーション層30を貫通して露出させて比較的精度のよいパターンを設けることができる。別の言い方をすれば、メサ表面20Bの幅より小さい幅のパターンを第1パッシベーション層30に形成してメサ表面20Bおよび/またはその上のオーミックコンタクト層26の一部分を露出させることができる。第2パッシベーション層40を第1のパッシベーション層30上に形成することができ、この第2パッシベーション層40を比較的精度のないパターンでパターン形成してメサ表面20Bおよび/またはその上のオーミックコンタクト層26を露出させ、第1パッシベーション層30のこのメサ表面20Bに隣接する部分を露出させる。別の言い方をすれば、第2パッシベーション層40のパターンがメサ表面20Bの幅より大幅に大きい幅を有することができる。したがって、第2パッシベーション層40は、第2パッシベーション層40用のパターン形成の正確な位置合わせを必要としないでメサ20用の保護を実現することができる。
図3は、本発明の諸実施形態による構造の走査型電子顕微鏡(SEM)写真である。より具体的には、図3は、炭化シリコン基板112とIII族窒化物化合物半導体材料を含むエピタキシャル半導体構造114とを備える、本発明の諸実施形態によるレーザダイオード構造の写真である。半導体構造114の一部分がメサ120内にパターン形成され、光閉じ込めおよび/または電流閉じ込めを実現することができる。メサ120の基板112に対向する表面上にオーミックコンタクト層126を設ける。アルミニウム酸化膜の第1パッシベーション層130はエピタキシャル半導体構造114の表面を保護および/または絶縁することができ、シリコン窒化膜の第2パッシベーション層140を第1パッシベーション層130上に設けることができる。第2パッシベーション層140を貫通するビア142はオーミックコンタクト126の一部分を露出させ、金属オーバ層150はビア142を貫通してオーミックコンタクト層126との電気コンタクトを実現する。
図4は、本発明の追加の実施形態による構造を示す断面図である。図示するように、この構造は、基板212と、半導体構造214と、オーミックコンタクト層226と、半導体構造上およびオーミックコンタクト層226の一部分上の第1パッシベーション層230とを備えることができる。より具体的には、この半導体構造214はメサ側壁220Aとメサ表面220Bを有するメサ220を備えることができ、このオーミックコンタクト層226は側壁226Aとコンタクト表面226Bを備えることができる。図4に示す諸実施形態では、パッシベーション層230の形成前にオーミックコンタクト層226を形成し、それによって第1パッシベーション層230の一部分がオーミックコンタクト層226上の一部分に延びるようにすることができる。
第2パッシベーション層240を第1パッシベーション層上に設け、この第2パッシベーション層240のビア242はオーミックコンタクト層226のコンタクト表面と第1パッシベーション層230のオーミックコンタクト層226に隣接する部分とを露出させることができる。第2パッシベーション層240のビア242の幅をメサ表面220Bの幅より大幅に大きくすることができる。さらに、金属オーバ層250を、第2パッシベーション層240上、第1パッシベーション層230上の露出部分、およびオーミックコンタクト層226のコンタクト表面226B上に設けることができる。さらに、オーミックコンタクト層227をメサ220に対向する基板212上に設けることもできる。
この半導体構造214は、III族窒化物半導体材料などのIII−V族化合物半導体材料を含むことができる。さらに、この半導体構造214は、基板上のN型層およびN型層の基板212に対向する層上にP型層を含むことができる。さらに、メサ220は(側壁220Aが基板212に延びるように)N型層を含まずにP型層の一部分、P型層の全ておよびN型層の一部分(全てではない)、またはP型層およびN型層の全てを含むことができる。
いくつかの実施形態では、この基板212は、2H、4H、6H、8H、15R、および/または3CなどのポリタイプのN型炭化ケイ素、サファイア、窒化ガリウム、ならびに/あるいは窒化アルミなどの基板材料を含むことができる。さらに、基板212は、エピタキシャル半導体構造214および基板212を通過する「垂直な」電流の流れを有する「垂直」デバイスを実現するように導電性にすることができる。代替形態では、基板12は絶縁性または半絶縁性でもよく、そこでは「水平」デバイスを実現するように基板の同じ側に両方のオーミックコンタクトが設けられる。導電性基板を「水平」デバイスに使用することもできるはずである。さらに、基板という用語は、半導体構造214を作製する半導体材料のパターン形成されていない部分を含むように規定することができる。そして/または基板212と半導体構造214の間で材料の遷移がないこともある。
図5Aないし5Dは、図4に示す構造を形成するステップを示す断面図である。図5Aに示すように、メサ220を備える半導体構造214を基板212上に形成することができ、オーミックコンタクト層226をメサの表面220B上に形成することができる。次いで、パッシベーション層230を、メサ220の側壁220A上、基板上のメサ側壁220Aに隣接する部分、およびオーミックコンタクト層226上の一部分に形成することができる。図5Aに示すように、このパッシベーション層230は、コンタクト表面226Bおよび傾斜付側壁226Aのコンタクト表面226Bに隣接する部分をこのパッシベーション層230なしに保持しながら、傾斜付側壁226A上のメサ側壁220Aに隣接する部分に延びることができる。代替形態では、このパッシベーション層230の一部分がオーミックコンタクト層上の基板に平行な表面部分に延びることもできる。
たとえば、メサ220およびオーミックコンタクト層226を、たとえば米国特許出願(整理番号5308−281)で論じられているような単一のパターン形成ステップを用いて形成することができる。より具体的には、均一な厚さの半導体層を形成することができ、コンタクト金属層を均一厚のこの半導体層上に形成することができ、マスクをこのコンタクト金属層上に形成することができる。次いで、単一のマスクを用いてこれらのコンタクト金属層および半導体層をエッチングしてオーミックコンタクト層226およびメサ220を形成することができる。さらに、第1パッシベーション層230を形成しつつマスクを保持することができ、マスクおよび第1パッシベーション層のマスク上の部分を除去してオーミックコンタクト層のコンタクト表面226Bを露出させることができる。したがって、単一のマスクでオーミックコンタクト層のメサ表面との位置合わせを実現することができ、パッシベーション層を貫通して「ビア」の位置合わせを実現し、それによって、オーミックコンタクト層226のコンタクト表面226Aを露出させることができる。
代替形態では、これらのオーミックコンタクト層226および/またはパッシベーション層230を別個のマスキング操作を用いてパターン形成することもできる。たとえば、第1マスクを用いてこれらのメサ220およびオーミックコンタクト層226をパターン形成し、第2マスクを用いてビアをパッシベーション層230にパターン形成することができる。別の代替形態では、第1マスクを用いてメサ220をパターン形成し、第2マスクを用いてオーミックコンタクト層226をパターン形成し、第3マスクを用いてビアをパッシベーション層230にパターン形成することもできる。
図5Bに示すように、第2パッシベーション層240を第1パッシベーション層230上およびオーミックコンタクト層226上の露出部分に形成することができる。これらの第1パッシベーション層230および第2パッシベーション層240それぞれは、シリコン窒化膜、シリコン酸化膜、および/またはアルミニウム酸化膜などの絶縁材料の層を含むことができる。さらに、これらの第1パッシベーション層230および第2パッシベーション層240それぞれは、第1パッシベーション層240に対する選択性のあるエッチング用化学物質を用いて第2パッシベーション層230をエッチングできるように相異なる材料を含むことができる。たとえば、第1パッシベーション層230がアルミニウム酸化膜の層を含み、第2パッシベーション層240がシリコン窒化膜の層を含み、フッ素系のエッチング用化学物質を用いて第1パッシベーション層230をエッチングせずに第2パッシベーション層240をエッチングすることができる。
図5Cに示すように、第2パッシベーション層240をパターン形成してオーミックコンタクト層226のコンタクト表面226Bを露出させ、第1パッシベーション層230のオーミックコンタクト層226に隣接する部分を露出させることができる。パッシベーション層240中のビア242の幅をメサ表面220Bの幅より大幅に大きくすることができる。より具体的には、メサ表面220Aの幅は約1から3ミクロンの範囲、パッシベーション層240を貫通するビア242の幅は約5から15ミクロンの範囲になることができる。したがって、パッシベーション層240にビア242をパターン形成するとき高精度を必要としなくてもよい。図5Dに示すように、金属オーバ層250をパッシベーション層240上、第1パッシベーション層230上の露出部分、およびオーミックコンタクト層226上の露出部分に形成することができる。
本発明の諸実施形態によれば、第1パッシベーション層が半導体メサ上の比較的精度のよいオーミックコンタクト層の露出(または半導体メサ表面の露出)およびメサの側壁の保護を実現することができる。異なる材料の第2パッシベーション層は、そのパターン形成において高精度を必要とせずにメサの構造的な保護を実現することができる。
上記で論じた半導体デバイスは、端面発光半導体レーザを提供することができ、光が基板に平行に半導体メサストライプの長さ方向に沿って放出される。別の言い方をすれば、上記で論じた諸図の断面に垂直な方向に沿って光を放出することができる。レーザダイオードなどの発光デバイスの形成方法に関する方法およびデバイスを論じてきたが、本発明による方法を使用して、従来のダイオード、従来の発光ダイオード、または半導体メサを含む他の任意の半導体などの他の半導体デバイスを形成することができる。
本発明をその好ましい実施形態に関連して具体的に示し説明してきたが、当業者なら、添付の特許請求の範囲およびそれらの均等物によって規定される本発明の精神および範疇から逸脱することなく形式および細部において様々な変更を加え得ることは理解できよう。
本発明の諸実施形態による半導体デバイスを示す断面図である。 本発明の諸実施形態による半導体デバイスの形成の一ステップを示す断面図である。 本発明の諸実施形態による半導体デバイスの形成の一ステップを示す断面図である。 本発明の諸実施形態による半導体デバイスの形成の一ステップを示す断面図である。 本発明の諸実施形態による半導体デバイスの形成の一ステップを示す断面図である。 本発明の諸実施形態による半導体デバイスの走査型電子顕微鏡(SEM)写真を示す断面図である。 本発明の追加の実施形態による半導体デバイスを示す断面図である。 本発明の追加の実施形態による半導体デバイスの形成の一ステップを示す断面図である。 本発明の追加の実施形態による半導体デバイスの形成の一ステップを示す断面図である。 本発明の追加の実施形態による半導体デバイスの形成の一ステップを示す断面図である。 本発明の追加の実施形態による半導体デバイスの形成の一ステップを示す断面図である。

Claims (65)

  1. 半導体デバイスの形成方法であって、
    半導体構造を基板上に形成するステップであって、前記半導体構造が前記基板に対向するメサ表面および前記メサ表面と前記基板の間のメサ側壁を有するメサを画定するステップと、
    前記メサ側壁上の少なくとも一部分、および前記メサ側壁に隣接する前記基板上に第1パッシベーション層を形成するステップであって、前記メサ表面の少なくとも一部分には前記第1パッシベーション層がなく、前記第1パッシベーション層は第1材料を含むステップと、
    前記第1パッシベーション層上に第2パッシベーション層を形成するステップであって、前記メサ表面の少なくとも一部分には前記第2パッシベーション層がなく、前記第2パッシベーション層は第1材料と異なる第2材料を含むステップとを含むことを特徴とする方法。
  2. 前記第1パッシベーション層の少なくとも前記メサ表面に隣接する部分には、前記第2パッシベーション層がないことを特徴とする請求項1に記載の方法。
  3. 前記第1と前記第2のパッシベーション層を合わせた厚さが前記メサの厚さより大きいことを特徴とする請求項1に記載の方法。
  4. 前記第1パッシベーション層の厚さが前記メサの厚さより大きいことを特徴とする請求項3に記載の方法。
  5. 前記メサ表面上の前記第1および第2のパッシベーション層のない部分にコンタクト層を形成するステップをさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。
  6. 前記コンタクト層上に金属層を形成するステップであって、前記金属層が少なくとも前記第2パッシベーション層上の前記基板に対向する部分に延びることができるステップをさらに含むことを特徴とする請求項5に記載の方法。
  7. 前記金属層および前記コンタクト層が相異なる材料を含むことを特徴とする請求項6に記載の方法。
  8. 前記第1パッシベーション層の一部分が前記コンタクト層の表面上の前記基板に対向する部分に延びることを特徴とする請求項5に記載の方法。
  9. 前記コンタクト層の一部分が、前記第1および/または第2のパッシベーション層の少なくとも一層上の前記基板に対向する部分に延びることを特徴とする請求項5に記載の方法。
  10. 前記第1の材料がアルミニウム酸化膜を含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。
  11. 前記第2の材料がシリコン窒化膜を含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。
  12. 前記半導体構造がP型層およびN型層を含み、前記P型層および/またはN型層の少なくとも一部分が前記メサに含まれることを特徴とする請求項1に記載の方法。
  13. 前記第2パッシベーション層の形成前に、前記メサの少なくとも一部分には前記第1パッシベーション層がないことを特徴とする請求項1に記載の方法。
  14. 前記第2パッシベーション層の形成ステップが、前記第1パッシベーション層上および前記メサ表面上の前記第1パッシベーション層のない部分に前記第2パッシベーション層を形成するステップと、前記第2パッシベーション層内の一部分にホールを形成して前記メサ表面の少なくとも前記第1パッシベーション層のない部分を露出させ前記第1パッシベーション層の前記メサ表面に隣接する部分を露出させるステップとを含むことを特徴とする請求項13に記載の方法。
  15. 前記第2パッシベーション層中の一部分への前記ホールの形成ステップが、前記第1パッシベーション層の前記第1材料に対して優先的に前記第2パッシベーション層の前記第2材料をエッチングするエッチング用化学物質を用いて前記第2パッシベーション層をエッチングするステップを含むことを特徴とする請求項14に記載の方法。
  16. 前記第1パッシベーション層の形成ステップが前記メサ表面を横切って前記第1パッシベーション層を形成するステップを含み、前記第2パッシベーション層の形成ステップが前記第1および第2のパッシベーション層の両方がメサ表面を横切ってスタックされるように前記メサ表面を横切って前記第2パッシベーション層を形成するステップを含み、前記第2パッシベーション層の形成ステップが前記第1パッシベーション層の前記メサ表面に対向する部分を露出させる前記第2パッシベーション層にホールを形成するステップを含み、前記第1パッシベーション層の形成ステップが前記第2パッシベーション層にホールを形成後、前記メサ表面の少なくとも一部分を露出させる前記第1パッシベーション層にホールを形成するステップを含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。
  17. 前記第2パッシベーション層中の一部分への前記ホールの形成ステップが、前記第1パッシベーション層の前記第1材料に対して優先的に前記第2パッシベーション層の前記第2材料をエッチングするエッチング用化学物質を用いて前記第2パッシベーション層をエッチングするステップを含むことを特徴とする請求項16に記載の方法。
  18. 前記第1パッシベーション層の形成ステップの前に、前記メサ表面上にコンタクト層を形成するステップが先行することを特徴とする請求項1に記載の方法。
  19. 前記第2パッシベーション層の形成ステップの後に、前記メサ表面上の少なくとも前記第1および第2のパッシベーション層のない部分にコンタクト層を形成するステップが続くことを特徴とする請求項1に記載の方法。
  20. 半導体デバイスの形成方法であって、
    基板上に半導体構造を形成するステップであって、前記半導体構造がメサ表面および前記メサ表面と前記基板の間の側壁を有するメサを画定するステップと、
    前記メサ側壁上および前記メサ側壁に隣接する前記基板上にパッシベーション層を形成するステップであって、前記パッシベーション層がその中にビアホールを有し前記メサ表面の少なくとも一部分には前記パッシベーション層がないようにし、前記ビアホールの第1の部分が第1の幅を有し前記ビアホールの第2の部分が第1の幅と異なる第2の幅を有するように前記ビアホールが階段状プロファイルを画定するステップとを含むことを特徴とする方法。
  21. 前記階段状プロファイルが、前記ビアホールの前記第1および第2の幅を有する前記第1の部分と前記第2の部分の間にプラトー領域を備えることを特徴とする請求項20に記載の方法。
  22. 前記プラトー部分がほぼ前記基板に平行なことを特徴とする請求項21に記載の方法。
  23. 前記ビアホールの前記第1の幅の前記第1の部分が前記ビアホールの前記第2の幅の前記第2の部分と前記メサ表面の間にあり、前記第2の幅が前記第1の幅より大きいことを特徴とする請求項20に記載の方法。
  24. 前記パッシベーション層が第1材料の第1の層と前記第1材料と異なる第2材料の第2の層を含み、前記ビアホールの前記第1の部分が前記第1の層の少なくとも一部分を貫通し、前記ビアホールの前記第2の部分が前記第2の層の少なくとも一部分を貫通することを特徴とする請求項20に記載の方法。
  25. 前記パッシベーション層の形成ステップが、前記第1の層の前記第1材料に対して優先的に前記第2の層の前記第2材料をエッチングするエッチング用化学物質を用いて前記第2材料の前記第2の層をエッチングするステップを含むことを特徴とする請求項24に記載の方法。
  26. 前記ビアホールの前記第1の部分が、前記第2材料の前記第2の層の形成前に前記第1の層の少なくとも前記一部分を貫通して形成されることを特徴とする請求項25に記載の方法。
  27. 前記ビアホールの前記第1の部分が、前記第2材料の前記第2の層の形成後に前記第1の層の少なくとも前記一部分を貫通して形成されることを特徴とする請求項25に記載の方法。
  28. 前記第1パッシベーション層の厚さが前記メサの厚さより大きいことを特徴とする請求項24に記載の方法。
  29. 前記第1材料がアルミニウム酸化膜を含むことを特徴とする請求項24に記載の方法。
  30. 前記第2材料がシリコン窒化物を含むことを特徴とする請求項24に記載の方法。
  31. 前記メサ表面上の少なくとも前記パッシベーション層のない部分にコンタクト層を形成するステップをさらに含むことを特徴とする請求項20に記載の方法。
  32. 前記コンタクト層上および前記パッシベーション層上の少なくとも一部分に金属層を形成するステップをさらに含むことを特徴とする請求項31に記載の方法。
  33. 前記コンタクト層および前記金属層が相異なる材料を含むことを特徴とする請求項32に記載の方法。
  34. 前記パッシベーション層の一部分が前記コンタクト層上の前記メサ表面に対向する部分に延びることを特徴とする請求項31に記載の方法。
  35. 前記コンタクト層が前記パッシベーション層上の少なくとも前記基板に対向する部分に延びることを特徴とする請求項31に記載の方法。
  36. 前記半導体構造がP型層およびN型層を含み、前記P型層および/または前記N型層が前記メサ中に含まれることを特徴とする請求項20に記載の方法。
  37. 半導体デバイスであって、
    基板と、
    メサ表面および前記メサ表面と前記基板の間にメサ側壁を有するメサを画定する、前記基板上の半導体構造と、
    前記メサ側壁の少なくとも一部分上および前記メサ側壁に隣接する前記基板上の第1パッシベーション層であって、前記メサ表面の少なくとも一部分には前記第1パッシベーション層がなく前記第1パッシベーション層が第1材料を含む第1パッシベーション層と、
    前記第1パッシベーション層上の第2パッシベーション層であって、前記メサ表面の少なくとも一部分には前記第2パッシベーション層がなく前記第2パッシベーション層が第1材料と異なる第2材料を含む第2パッシベーション層とを含むことを特徴とするデバイス。
  38. 前記第1パッシベーション層の少なくともメサ表面に隣接する部分には前記第2パッシベーション層がないことを特徴とする請求項37に記載の半導体デバイス。
  39. 前記第1と第2のパッシベーション層を合わせた厚さが前記メサの厚さより大きいことを特徴とする請求項37に記載の半導体デバイス。
  40. 前記第1パッシベーション層の厚さが前記メサの厚さより大きいことを特徴とする請求項39に記載の半導体デバイス。
  41. 前記メサ表面上の前記第1および第2のパッシベーション層のない部分にコンタクト層をさらに含むことを特徴とする請求項37に記載の半導体デバイス。
  42. 前記コンタクト層上に金属層をさらに含み、前記金属層が前記第2パッシベーション層上の少なくとも前記基板に対向する部分に延びることを特徴とする請求項41に記載の半導体デバイス。
  43. 前記コンタクト層および前記金属層が相異なる材料を含むことを特徴とする請求項42に記載の半導体デバイス。
  44. 前記第1パッシベーション層の一部分が、前記コンタクト層の表面上の前記基板に対向する部分に延びることを特徴とする請求項41に記載の半導体デバイス。
  45. 前記コンタクト層の一部分が、前記第1および/または第2のパッシベーション層の少なくとも一層上の前記基板に対向する部分に延びることを特徴とする請求項41に記載の半導体デバイス。
  46. 前記第1材料がアルミニウム酸化膜を含むことを特徴とする請求項37に記載の半導体デバイス。
  47. 前記第2材料がシリコン窒化物を含むことを特徴とする請求項37に記載の半導体デバイス。
  48. 前記半導体構造がP型層およびN型層を含み、前記P型層および/またはN型層の少なくとも一部分が前記メサに含まれることを特徴とする請求項37に記載の半導体デバイス。
  49. 前記第1および第2のパッシベーション層が、前記メサ表面の少なくとも前記第1および第2のパッシベーション層のない部分に隣接する階段状プロファイルを画定することを特徴とする請求項37に記載の半導体デバイス。
  50. 前記第2材料が、所定のエッチング用化学物質を用いて前記第1材料に対して優先的にエッチングされることができる材料を含むことを特徴とする請求項37に記載の半導体デバイス。
  51. 半導体デバイスであって、
    基板と、
    メサ表面および前記メサ表面と前記基板の間にメサ側壁を有するメサを画定する、前記基板上の半導体構造と、
    前記メサ側壁上および前記メサ側壁に隣接する前記基板上のパッシベーション層とを含み、前記パッシベーション層はその中にビアホールを有し前記メサ表面の少なくとも一部分には前記パッシベーション層がないようにし、前記ビアホールは前記ビアホールの第1の部分が第1の幅を有し前記ビアホールの第1の部分が第1の幅と異なる第2の幅を有するように階段状プロファイルを画定することを特徴とするデバイス。
  52. 前記階段状プロファイルが、前記ビアホールにおける第1の幅の第1の部分と第2の幅の第2の部分の間にプラトー領域を含むことを特徴とする請求項51に記載の半導体デバイス。
  53. 前記プラトー部分が前記基板にほぼ平行なことを特徴とする請求項52に記載の半導体デバイス。
  54. 前記ビアホールの前記第1の幅の前記第1の部分が前記ビアホールの前記第2の幅の前記第2の部分と前記メサ表面の間にあり、前記第2の幅が前記第1の幅より大きいことを特徴とする請求項51に記載の半導体デバイス。
  55. 前記パッシベーション層が第1材料の第1の層と前記第1材料と異なる第2材料の第2の層を含み、前記ビアホールの前記第1の部分が前記第1の層の少なくとも一部分を貫通し、前記ビアホールの前記第2の部分が前記第2の層の少なくとも一部分を貫通することを特徴とする請求項51に記載の半導体デバイス。
  56. 前記第1パッシベーション層が前記メサの厚さより大きいことを特徴とする請求項55に記載の半導体デバイス。
  57. 前記第1材料がアルミニウム酸化膜を含むことを特徴とする請求項55に記載の半導体デバイス。
  58. 前記第2材料がシリコン窒化膜を含むことを特徴とする請求項55に記載の半導体デバイス。
  59. 前記第2材料が所定のエッチング用化学物質を用いて前記第1材料に対して優先的にエッチングされることができる材料を含むことを特徴とする請求項55に記載の半導体デバイス。
  60. 前記メサ表面上の少なくとも前記パッシベーション層のない部分にさらにコンタクト層を含むことを特徴とする請求項51に記載の半導体デバイス。
  61. 前記コンタクト層上および前記パッシベーション層上の少なくとも一部分に金属層をさらに含むことを特徴とする請求項60に記載の半導体デバイス。
  62. 前記コンタクト層および前記金属層が相異なる材料を含むことを特徴とする請求項61に記載の半導体デバイス。
  63. 前記パッシベーション層の一部分が前記コンタクト層上の前記メサ表面に対向する部分に延びることを特徴とする請求項60に記載の半導体デバイス。
  64. 前記コンタクト層が前記パッシベーション層の少なくとも前記基板に対向する部分に延びることを特徴とする請求項60に記載の半導体デバイス。
  65. 前記半導体構造がP型層およびN型層を含み、前記P型層および/または前記N型層の少なくとも一部分が前記メサに含まれることを特徴とする請求項51に記載の半導体デバイス。
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