JP2007538402A5

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Publication number: JP2007538402A5
Application number: JP2007527194A
Authority: JP
Filing date: 2005-02-09
Publication date: 2008-03-21
Anticipated expiration: 2025-02-09

Claims

窒化物ベースのチャネル層を形成するステップと、
前記窒化物ベースのチャネル層上に障壁層を形成するステップと、
前記窒化物ベースのチャネル層のコンタクト領域を露出させるように、前記障壁層にコンタクト凹部を形成するステップと、
低温堆積プロセスを使用して、前記窒化物ベースのチャネル層の前記露出されたコンタクト領域上にコンタクト層を形成するステップと、
前記コンタクト層上にオーミックコンタクトを形成するステップと、
前記オーミックコンタクトに隣接した前記障壁層上に配置されるゲートコンタクトを形成するステップと
を有することを特徴とするトランジスタの製作方法。
前記低温プロセスは、９６０℃より低い温度を使用することを特徴とする請求項１に記載のトランジスタの製作方法。
前記低温プロセスは、約４５０℃より低い温度を使用することを特徴とする請求項１に記載のトランジスタの製作方法。
前記低温プロセスは、約２００℃より低い温度を使用することを特徴とする請求項１に記載のトランジスタの製作方法。
前記コンタクト層は、ＧａＮ及びＡｌＧａＮ以外のｎ型縮退半導体材料を備えることを特徴とする請求項１に記載のトランジスタの製作方法。
前記コンタクト層は、非窒化物ＩＩＩ−Ｖ族半導体材料、ＩＶ族半導体材料及び／又はＩＩ−ＶＩ族半導体材料を備えることを特徴とする請求項５に記載のトランジスタの製作方法。
低温堆積プロセスを使用して前記窒化物ベースのチャネル層の前記露出されたコンタクト領域上にコンタクト層を形成する前記ステップは、有機金属化学気相成長（ＭＯＣＶＤ）、分子線エピタキシィ（ＭＢＥ）、プラズマ増速化学気相成長（ＰＥＣＶＤ）、スパッタリング及び／又は水素化物気相エピタキシィ（ＨＶＰＥ）によって、窒化物ベースのコンタクト層を形成することを特徴とする請求項１に記載のトランジスタの製作方法。
前記低温堆積プロセスは、トランジスタが形成されるウェーハからの質量の輸送以外のプロセスであることを特徴とする請求項１に記載のトランジスタの製作方法。
前記障壁層上に第１の誘電体層を形成するステップと、
前記第１の誘電体層にゲート凹部を形成するステップとを有し、
前記ゲートコンタクトを形成するステップは、前記ゲート凹部の中にゲートコンタクトを形成し、
前記コンタクト凹部を形成するステップは、前記窒化物ベースのチャネル層の部分を露出させるオーミックコンタクト凹部を前記第１の誘電体層及び前記障壁層に形成することを特徴とする請求項１に記載のトランジスタの製作方法。
前記第１の誘電体層は、窒化珪素層を備えることを特徴とする請求項９に記載のトランジスタの製作方法。
前記窒化珪素層は、前記トランジスタの不動態化層を実現することを特徴とする請求項１０に記載のトランジスタの製作方法。
前記障壁層上に第１の誘電体層を形成するステップを有し、
前記ゲートコンタクトを形成するステップは、前記第１の誘電体層上にゲートコンタクトを形成し、
前記コンタクト凹部を形成するステップは、前記窒化物ベースのチャネル層の部分を露出させるオーミックコンタクト凹部を前記第１の誘電体層及び前記障壁層に形成することを特徴とする請求項１に記載のトランジスタの製作方法。
前記コンタクト凹部は、前記チャネル層の中に延びることを特徴とする請求項１に記載のトランジスタの製作方法。
前記オーミックコンタクトを形成するステップは、オーミックコンタクトをアニールすることなしに前記オーミックコンタクトを形成することを特徴とする請求項１に記載のトランジスタの製作方法。
前記オーミックコンタクトを形成するステップは、
前記コンタクト層上の金属層をパターン形成し、
前記パターン形成された金属層を約８５０℃以下の温度でアニールすることを特徴とする請求項１に記載のトランジスタの製作方法。
前記窒化物ベースのチャネル層の前記露出されたコンタクト領域上にコンタクト層を形成する前記ステップは、前記窒化物ベースのチャネル層の前記露出されたコンタクト領域上に、コンタクト層を、前記チャネル層と前記障壁層の間の界面に形成された２次元電子ガス領域のシート抵抗率よりも小さいシート抵抗率を実現するのに十分な厚さに形成することを特徴とする請求項１に記載のトランジスタの製作方法。
前記コンタクト層を形成するステップは、ｎ型ＩｎＧａＮ、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＡｌＧａＮ、ＩｎＡｌＮ及び／又はＩｎＮの層を形成することを特徴とする請求項１に記載のトランジスタの製作方法。
前記ＩｎＧａＮ、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＡｌＧａＮ、ＩｎＡｌＮ及び／又はＩｎＮの層は、形成中にＳｉ、Ｇｅ及び／又はＯをドープされることを特徴とする請求項１７に記載のトランジスタの製作方法。
前記チャネル層と前記ｎ型コンタクト層の間に平面界面に比べて増加した表面積の界面を設けるように前記チャネル層の側面部を形成するステップを有することを特徴とする請求項１に記載のトランジスタの製作方法。
前記ｎ型コンタクト層上にオーミックコンタクトを形成するステップは、前記チャネル層の部分まで延びるオーミックコンタクトを前記ｎ型コンタクト層の上に形成することを特徴とする請求項１９に記載のトランジスタの製作方法。
前記ｎ型コンタクト層上にオーミックコンタクトを形成するステップは、前記チャネル層の側面部の前で終わるオーミックコンタクトを前記ｎ型コンタクト層上に形成することを特徴とする請求項１９に記載のトランジスタの製作方法。
前記コンタクト領域に隣接した前記チャネル層に穴を形成するステップと、
前記穴の中に窒化物ベースのｎ型半導体材料を入れるステップとを有し、
前記ｎ型コンタクト層上にオーミックコンタクトを形成するステップは、前記ｎ型コンタクト層及び前記穴の中の前記窒化物ベースのｎ型半導体材料にオーミックコンタクトを形成することを特徴とする請求項１に記載のトランジスタの製作方法。
前記コンタクト凹部は第１のコンタクト凹部を含み、前記コンタクト領域は第１のコンタクト領域を含み、さらに前記オーミックコンタクトは第１のオーミックコンタクトを含み、前記方法は、さらに、
前記窒化物ベースのチャネル層の第２のコンタクト領域を露出させるように前記障壁層に第２のコンタクト凹部を形成するステップと、
低温堆積プロセスを使用して、前記窒化物ベースのチャネル層の前記露出された第２のコンタクト領域上にコンタクト層を形成するステップと、
前記コンタクト層上に第２のオーミックコンタクトを形成するステップとを有し、
前記ゲートコンタクトを形成するステップが、前記第１と第２のオーミックコンタクトの間の前記障壁層上に配置されたゲートコンタクトを形成することを特徴とする請求項１に記載のトランジスタの製作方法。
前記コンタクト凹部を形成するステップは、前記障壁層の部分を露出させるコンタクト凹部を形成し、前記コンタクト層を形成するステップは、前記障壁層の前記露出された部分まで延びるコンタクト層を形成することを特徴とする請求項１に記載のトランジスタの製作方法。
前記コンタクト凹部を形成する前記ステップは、
前記障壁層上にマスク層を形成し、
前記窒化物ベースのチャネル層の部分を露出させる前記コンタクト凹部を設けるために前記マスク層及び前記障壁層をパターン形成し、
前記コンタクト層を形成するステップは、前記窒化物ベースのチャネル層の前記露出された部分及び前記マスク層上にコンタクト層を形成し、前記方法は、前記窒化物ベースのチャネル層のコンタクト領域を設けるために前記マスク層及び前記マスク層上の前記コンタクト層の部分を選択的に除去することを特徴とする請求項１に記載のトランジスタの製作方法。
前記障壁層上に第１の誘電体層を形成するステップと、
前記第１の誘電体層に凹部を形成するステップとを有し、
前記ゲートコンタクトを形成するステップは、前記凹部にゲートコンタクトを形成し、
前記障壁層上にマスク層を形成するステップは、前記第１の誘電体層上にマスク層を形成し、
前記窒化物ベースのチャネル層の部分を露出させるコンタクト凹部を設けるために前記マスク層及び前記障壁層をパターン形成するステップは、前記窒化物ベースのチャネル層の部分を露出させるコンタクト凹部を設けるために、前記マスク層、前記第１の誘電体層及び前記障壁層をパターン形成することを特徴とする請求項２５に記載のトランジスタの製作方法。
前記マスク層は、誘電体層を備えることを特徴とする請求項２５に記載のトランジスタの製作方法。
前記マスク層は、フォトレジスト及び／又は電子ビームレジストのマスク層を備えることを特徴とする請求項２５に記載のトランジスタの製作方法。
前記オーミックコンタクトを形成するステップは、オーミックコンタクトをアニールすることなしに前記オーミックコンタクトを形成することを特徴とする請求項２５に記載のトランジスタの製作方法。
前記オーミックコンタクトを形成するステップは、
前記窒化物ベースのコンタクト領域上の金属層をパターン形成し、
前記パターン形成された金属層を約８５０℃より低い温度でアニールすることを特徴とする請求項２５に記載のトランジスタの製作方法。
前記窒化物ベースのチャネル層の前記露出された部分及び前記マスク層上にコンタクト層を形成するステップは、前記窒化物ベースのチャネル層の前記露出された部分及び前記マスク層上に、コンタクト層を、前記チャネル層と前記障壁層の間の界面に形成された２次元電子ガス領域のシート抵抗率よりも小さいシート抵抗率を実現するのに十分な厚さに形成することを特徴とする請求項２５に記載のトランジスタの製作方法。
前記コンタクト領域に隣接した前記チャネル層の中に穴を形成するステップを有し、
前記コンタクト層を形成するステップは、前記穴の中に窒化物ベースの半導体材料を入れることをさらに含み、
前記窒化物ベースのコンタクト領域の上にオーミックコンタクトを形成するステップは、前記窒化物ベースのコンタクト領域、及び前記穴の中の前記窒化物ベースの半導体材料にオーミックコンタクトを形成することを特徴とする請求項２５に記載のトランジスタの製作方法。
前記コンタクト凹部は第１のコンタクト凹部を含み、前記窒化物ベースのコンタクト領域は第１の窒化物ベースのコンタクト領域を含み、さらに前記オーミックコンタクトは第１のオーミックコンタクトを含み、前記方法は、
前記窒化物ベースのチャネル層の部分を露出させる第２のコンタクト凹部を設けるために前記マスク層及び前記障壁層をパターン形成するステップと、
前記第２のコンタクト凹部によって露出された前記窒化物ベースのチャネル層の前記部分上にコンタクト層を形成するステップと、
前記第２の窒化物ベースのコンタクト領域上に第２のオーミックコンタクトを形成するステップとを有し、
前記マスク層を選択的に除去する前記ステップは、前記第１の窒化物ベースのコンタクト領域及び第２の窒化物ベースのコンタクト領域を設けるために前記マスク層及び前記マスク層上の前記コンタクト層の部分を選択的に除去し、
前記ゲートコンタクトを形成するステップは、前記第１と第２のオーミックコンタクトの間の前記障壁層上に配置されたゲートコンタクトを形成することを特徴とする請求項２５に記載のトランジスタの製作方法。
前記コンタクト凹部は前記障壁層の部分を露出させ、さらに、コンタクト層を形成する前記ステップは、前記障壁層の前記露出された部分まで延びるコンタクト層を形成することを特徴とする請求項２５に記載のトランジスタの製作方法。
前記コンタクト領域を形成するステップ及び前記窒化物ベースのチャネル層を形成するステップは、表面積拡大構造を含むように前記コンタクト領域を形成し、かつ前記窒化物ベースのチャネル層を形成することを特徴とする請求項１に記載のトランジスタの製作方法。
表面積拡大構造を含むように前記コンタクト領域を形成し、かつ前記窒化物ベースのチャネル層を形成することを含む前記コンタクト領域を形成し前記窒化物ベースのチャネル層を形成するステップは、前記チャネル層の中まで延びる前記コンタクト凹部の部分の側面部をパターン形成することを特徴とする請求項３５に記載のトランジスタの製作方法。
前記オーミックコンタクトを形成するステップは、前記側面部の面積内で前記チャネル層まで延びていないオーミックコンタクトを形成することを特徴とする請求項３６に記載のトランジスタの製作方法。
前記オーミックコンタクトを形成するステップは、前記側面部の面積内で前記チャネル層まで延びているオーミックコンタクトを形成することを特徴とする請求項３６に記載のトランジスタの製作方法。
窒化物ベースのチャネル層と、
前記窒化物ベースのチャネル層上の障壁層と、
前記チャネル層の中まで延びる、前記障壁層の少なくとも１つのコンタクト凹部と、
前記コンタクト凹部中の前記窒化物ベースのチャネル層上のコンタクト領域と、
前記障壁層上に配置されたゲートコンタクトとを備え、
前記コンタクト領域及び前記窒化物ベースのチャネル層が、表面積拡大構造を含むことを特徴とする高電子移動度トランジスタ。
前記表面積拡大構造は、前記チャネル層中に延びる前記コンタクト凹部の部分のパターン形成された側面部を備えることを特徴とする請求項３９に記載の高電子移動度トランジスタ。
前記コンタクト領域上にオーミックコンタクトをさらに備えることを特徴とする請求項３９に記載の高電子移動度トランジスタ。
前記オーミックコンタクトは、前記側面部の面積内で前記チャネル層まで延びていないことを特徴とする請求項４１に記載の高電子移動度トランジスタ。
前記オーミックコンタクトは、前記側面部の面積内で前記チャネル層まで延びていることを特徴とする請求項４１に記載の高電子移動度トランジスタ。
前記表面積拡大構造は、ｎ型半導体材料をその中に有し前記チャネル層中に延びる穴を備え、前記オーミックコンタクトは、前記穴の中の前記窒化物ベースのｎ型半導体材料と接触していることを特徴とする請求項４１に記載の高電子移動度トランジスタ。
前記コンタクト領域は、ＩｎＧａＮ、ＩｎＡｌＧａＮ、ＩｎＡｌＮ、及び／又はＩｎＮの層を備えることを特徴とする請求項３９に記載の高電子移動度トランジスタ。
前記コンタクト領域は、ＡｌＧａＮを備えることを特徴とする請求項３９に記載の高電子移動度トランジスタ。
前記コンタクト領域は、ＧａＮを備えることを特徴とする請求項３９に記載の高電子移動度トランジスタ。
前記コンタクト領域は、Ｓｉ、Ｇｅ及び／又はＯをドープされたＩｎＧａＮ、ＩｎＡｌＧａＮ、ＩｎＡｌＮ、ＡｌＧａＮ、ＧａＮ、及び／又はＩｎＮを備えることを特徴とする請求項３９に記載の高電子移動度トランジスタ。
前記障壁層上に窒化珪素層をさらに備え、前記ゲートコンタクトは前記窒化珪素層の凹部に設けられていることを特徴とする請求項３９に記載の高電子移動度トランジスタ。
前記オーミックコンタクトは第１のオーミックコンタクトを備え、前記トランジスタは、前記ゲートコンタクトに隣接して前記第１のオーミックコンタクトの反対側に第２のオーミックコンタクトをさらに備えることを特徴とする請求項４１に記載の高電子移動度トランジスタ。
前記コンタクト領域は、ＧａＮ及びＡｌＧａＮ以外のｎ型縮退半導体材料を備えることを特徴とする請求項３９に記載の高電子移動度トランジスタ。
前記コンタクト領域は、非窒化物ＩＩＩ−Ｖ族半導体材料、ＩＶ族半導体材料及び／又はＩＩ−ＶＩ族半導体材料を備えることを特徴とする請求項５１に記載の高電子移動度トランジスタ。
前記コンタクト領域は、金属及び／又は金属合金を備え、オーミックコンタクトを実現することを特徴とする請求項３９に記載の高電子移動度トランジスタ。
前記コンタクト領域は、前記障壁層まで延びていることを特徴とする請求項３９に記載の高電子移動度トランジスタ。
前記障壁層上に誘電体層をさらに備え、前記ゲートコンタクトは前記誘電体層上にあることを特徴とする請求項３９に記載の高電子移動度トランジスタ。
前記コンタクト領域の垂直部分と前記窒化物ベースのチャネル層の間の界面の表面積を平面界面に比べて増加させる手段をさらに備えることを特徴とする請求項３９に記載の高電子移動度トランジスタ。
前記少なくとも１つのコンタクト凹部の中の前記窒化物ベースのチャネル層上に、オーミックコンタクトを実現する金属及び／又は金属合金の領域をさらに備えることを特徴とする請求項３９に記載の高電子移動度トランジスタ。
前記金属の領域は、前記障壁層まで延びていることを特徴とする請求項５７に記載の高電子移動度トランジスタ。
前記少なくとも１つのコンタクト凹部の中の前記窒化物ベースのチャネル層上の、ＧａＮ又はＡｌＧａＮ以外のｎ型縮退半導体材料の領域、及び
前記ｎ型縮退半導体材料の領域上のオートミックコンタクトをさらに備えることを特徴とする請求項３９に記載の高電子移動度トランジスタ。
前記ｎ型縮退半導体材料の領域は、前記障壁層まで延びていることを特徴とする請求項５９に記載の高電子移動度トランジスタ。