JP2009049391A - 半導体装置、半導体装置の製造方法、高キャリア移動度トランジスタおよび発光装置 - Google Patents
半導体装置、半導体装置の製造方法、高キャリア移動度トランジスタおよび発光装置 Download PDFInfo
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Abstract
【解決手段】NおよびGaを含む半導体層と、半導体層にオーミック接続される導電層と、半導体層と導電層との界面に金属が分布して存在する金属分布領域と、半導体層に金属の原子が侵入して存在する金属侵入領域と、を備える半導体装置を提供する。金属分布領域および金属侵入領域は、半導体層の上層に金属を主成分とする金属層、金属の拡散を防止する拡散防止層および導電層を順次形成して、金属層、拡散防止層および導電層を熱処理することにより形成されるものとすることができる。
【選択図】図1
Description
B.Jacob他著、「Optimisation of the Ti/Al/Ni/Au ohmic contact on AlGaN/GaN FET structures」、Journal of Crystal Growth、241巻、2002年、P15−18
102 基板
104 第1半導体層
106 第2半導体層
108 導電層
110 金属分布領域
112 金属侵入領域
120 レジスト膜
130 金属層
132 拡散防止層
134 導電層
136 中間層
138 キャップ層
140 金属層
142 拡散防止層
144 導電層
146 中間層
148 キャップ層
300 発光装置
302 第1半導体層
304 第2半導体層
306 第3半導体層
308 電極
310 金属分布領域
312 金属侵入領域
314 透明電極
316 コンタクトパッド
400 高キャリア移動度トランジスタ
402 基板
404 バッファ層
406 ノンドープ半導体層
408 ドープド半導体層
410 チャネル領域
412 ソース電極
414 金属分布領域
416 金属侵入領域
418 ドレイン電極
420 金属分布領域
422 金属侵入領域
424 ゲート電極
Claims (30)
- NおよびGaを含む半導体層と、
前記半導体層にオーミック接続される導電層と、
前記半導体層と前記導電層との界面に金属が分布して存在する金属分布領域と、
前記半導体層に前記金属の原子が進入して存在する金属侵入領域と、
を備える半導体装置。 - 前記金属侵入領域は、前記半導体層における前記界面と平行な面内において不均一に形成されている、
請求項1に記載の半導体装置。 - 前記金属侵入領域は、前記半導体層における侵入深さが6nm以上の領域に達して形成されている、
請求項1に記載の半導体装置。 - 前記半導体層には、NおよびGaを含む半導体のヘテロ接合界面を有し、
前記金属侵入領域は、前記ヘテロ接合界面に達して形成されている、
請求項1に記載の半導体装置。 - 前記半導体層には、NおよびGaを含む半導体のヘテロ接合界面を有し、
前記金属侵入領域は、前記ヘテロ接合界面に達しない前記半導体層の領域に形成されている、
請求項1に記載の半導体装置。 - 前記金属は、前記導電層に比較して前記金属侵入領域に多く存在する、
請求項1に記載の半導体装置。 - 前記金属侵入領域における前記金属の濃度は、モル分率1%以上100%未満の範囲である、
請求項1に記載の半導体装置。 - 前記金属侵入領域におけるGaの濃度は、前記金属侵入領域以外の前記半導体層におけるGaの濃度より低い、
請求項1に記載の半導体装置。 - 前記金属侵入領域におけるGaの濃度は、前記金属侵入領域以外の前記半導体層におけるGaの濃度より50%以上低い、
請求項8に記載の半導体装置。 - 前記半導体層には、Gaと置換して混晶を構成する3族元素が含まれ、
前記半導体層における前記金属侵入領域を囲んで前記3族元素が存在する、
請求項1に記載の半導体装置。 - 前記3族元素がAlである、
請求項10に記載の半導体装置。 - 前記導電層の上層に形成され、前記導電層の酸化を防止する導電性のキャップ層と、
前記導電層と前記キャップ層との間に形成された導電性の中間層と、
をさらに備える請求項1乃至請求項11の何れか一項に記載の半導体装置。 - 前記金属がTiである、
請求項1乃至請求項12の何れか一項に記載の半導体装置。 - 前記Tiは、前記半導体層に含まれるNと化合してTiNを構成している、
請求項13に記載の半導体装置。 - 前記導電層の主成分がAlである、
請求項1乃至請求項14の何れか一項に記載の半導体装置。 - 前記金属分布領域および前記金属侵入領域は、前記半導体層の上層に前記金属を主成分とする金属層、前記金属の拡散を防止する拡散防止層および前記導電層を順次形成し、前記金属層、前記拡散防止層および前記導電層を熱処理することにより形成される、
請求項1に記載の半導体装置。 - 前記拡散防止層を構成する材料は、前記導電層を構成する材料の融点より高い融点を有する、
請求項16に記載の半導体装置。 - NおよびGaを含む半導体層を形成する段階と、
前記半導体層の上層に金属層を形成する段階と、
前記金属層の上層に前記金属層を構成する金属の拡散を防止する拡散防止層を形成する段階と、
前記拡散防止層の上層に導電層を形成する段階と、
前記半導体層、前記金属層、前記拡散防止層および前記導電層を熱処理する段階と、
を備える半導体装置の製造方法。 - 前記拡散防止層を構成する材料は、前記導電層を構成する材料の融点より高い融点を有する、
請求項18に記載の半導体装置の製造方法。 - 前記導電層を形成した後に、導電性の中間層および前記導電層の酸化を防止する導電性のキャップ層を形成する段階、
をさらに備える請求項18または請求項19に記載の半導体装置の製造方法。 - 前記金属層を主に構成する金属がTiである、
請求項18乃至請求項20の何れか一項に記載の半導体装置の製造方法。 - 前記導電層を主に構成する材料がAlである、
請求項18乃至請求項21の何れか一項に記載の半導体装置の製造方法。 - 前記拡散防止層を主に構成する材料が、Au、Ag、Cu、W、Mo、Cr、Nb、Pt、PdおよびSiから選択されたいずれかの材料、またはこれらの合金、またはこれらの窒化物もしくは酸化物である、
請求項18乃至請求項22の何れか一項に記載の半導体装置の製造方法。 - 前記拡散防止層を主に構成する材料がAuである、
請求項23に記載の半導体装置の製造方法。 - 前記拡散防止層の膜厚を10nm以上500nm以下、好ましくは15nm以上200nm以下、さらに好ましくは25nm以上80nm以下に形成する、
請求項24に記載の半導体装置の製造方法。 - 前記熱処理は、650℃以上900℃以下の温度範囲で実行する、
請求項25に記載の半導体装置の製造方法。 - 基板と、
前記基板の上層に形成され、NおよびGaを含むノンドープ半導体層と、
前記ノンドープ半導体層よりバンドギャップが大きく前記ノンドープ半導体層とヘテロ接合を形成する不純物がドープされたドープド半導体層と、
前記ノンドープ半導体層と前記ドープド半導体層とのヘテロ接合界面に形成されたチャネル領域と、
前記ドープド半導体層とショットキー接続されるゲート電極と、
前記ドープド半導体層とオーミック接続されるソース電極およびドレイン電極と、
前記ドープド半導体層と前記ソース電極および前記ドレイン電極との界面に金属が分布して存在する金属分布領域と、
前記ドープド半導体層に前記金属の原子が侵入して存在する金属侵入領域と、
を備える高キャリア移動度トランジスタ。 - 前記金属侵入領域が前記チャネル領域に達して形成されている、
請求項27に記載の高キャリア移動度トランジスタ。 - NおよびGaを含む第1伝導型の第1半導体層と、
前記第1半導体層と第1へテロ接合を形成し、キャリアの再結合による放射光を発生する、NおよびGaを含む第1伝導型の第2半導体層と、
前記第2半導体層と第2ヘテロ接合を形成する、NおよびGaを含む第2伝導型の第3半導体層と、
前記第1半導体層または前記第3半導体層とオーミック接続される電極と、
前記第1半導体層または前記第3半導体層と前記電極との界面に金属が分布して存在する金属分布領域と、
前記第1半導体層または前記第3半導体層に前記金属の原子が侵入して存在する金属侵入領域と、
を備える発光装置。 - 前記金属侵入領域が前記第1へテロ接合または前記第2へテロ接合の界面に達して形成されている、
請求項29に記載の発光装置。
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