JP2009516391A - ショットキーダイオードの性能を向上させる第2のショットキー接触金属層 - Google Patents
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Abstract
【選択図】 図1A
Description
本出願は、2005年11月15日に出願された米国仮特許出願60/736,893および2006年10月27日に出願された米国特許出願第11/589,124の利益を主張し、その開示内容をすべて、以降の本願明細書に引用して援用する。
本発明は、ショットキーダイオードおよびショットキー接触(ショットキーコンタクト)構造を有するその他のデバイスに関するものであり、特に、そのようなデバイスに使用されるショットキー接触金属に関する。
Claims (41)
- 半導体の表面上に配置されたショットキー接触構造であって、
前記半導体の表面の第1の部分上に配置された第1のショットキー接触金属層と、
前記半導体の表面の第2の部分上に配置され、前記第1のショットキー接触金属層と少なくとも隣接している第2のショットキー接触金属層と、
を備え、
前記第1のショットキー接触金属層は、前記第2のショットキー接触金属層よりも小さな仕事関数を有すること、
を特徴とするショットキー接触構造。 - 前記半導体は、窒化物ベース半導体を含むことを特徴とする請求項1に記載のショットキー接触構造。
- 前記半導体は、窒化ガリウムベースの半導体を含むことを特徴とする請求項1に記載のショットキー接触構造。
- 前記半導体は、窒化ガリウム(GaN)を含むことを特徴とする請求項1に記載のショットキー接触構造。
- 前記半導体の表面の前記第2の部分は、前記半導体の表面の前記第1の部分に隣接するインプラント領域を含むことを特徴とする請求項1に記載のショットキー接触構造。
- 前記第1のショットキー接触金属層は、アルミニウム(Al)、チタン(Ti)、モリブデン(Mo)、金(Au)を含むグループから選択されることを特徴とする請求項1に記載のショットキー接触構造。
- 前記第2のショットキー接触金属層は、ニッケル(Ni)、パラジウム(Pd)、チタニウム−タングステン(TiW)合金、タンタル(Ta)、レニウム(Re)、ルテニウム(Ru)、白金(Pt)を含むグループから選択されることを特徴とする請求項1に記載のショットキー接触構造。
- 前記半導体の表面の前記第1の部分は、それぞれが離れた場所にある複数の領域を含み、前記ショットキー接触金属層は、前記半導体の表面の前記第1の部分の複数領域のそれぞれ上部に配置された複数のセグメントを含み、前記第1のショットキー接触金属の前記複数のセグメントは、前記半導体の表面の前記第1の部分の前記複数領域の特定の場所の上部に配置され、前記第2のショットキー接触金属層は、前記第1のショットキー接触金属層の前記複数のセグメントの互いに隣接したペア間に配置されることを特徴とする請求項1に記載のショットキー接触構造。
- 前記半導体の前記第2のショットキー接触金属層の下に空乏領域が形成され、前記第1のショットキー接触金属層の前記複数のセグメントの隣接するペア間が、前記ショットキー接触構造に逆バイアスが印加された時に、前記空乏領域がオーバーラップして前記第1のショットキー接触金属層の前記複数のセグメントをカットオフするよう十分に狭い距離であることを特徴とする請求項8に記載のショットキー接触構造。
- 前記複数領域の各領域の幅は約1〜5μmの範囲内で、前記複数領域の互いに隣接したペア間の距離は約1〜5μmであることを特徴とする請求項8に記載のショットキー接触構造。
- 基板の上部に配置された、窒化物半導体から成る下層を有し、
前記窒化物半導体から成る下層の上部の少なくとも一部に配置された、窒化物半導体から成る上層を有し、
前記窒化物半導体から成る下層は、前記窒化物半導体から成る上層よりも高濃度にドープされており、
請求項1に記載の、前記窒化物半導体から成る上層に配置されたショットキー接触構造を有し、
前記半導体の表面は、前記窒化物半導体から成る上層であり、
前記下層の上部に配置され、オーミック接触構造を形成するさらに別の金属接触層を有すること、
を特徴とするショットキーダイオード。 - 基板の上部に配置された、窒化物半導体から成る下層を有し、
前記窒化物半導体から成る下層の上部の少なくとも一部に配置された、窒化物半導体から成る上層を有し、
前記窒化物半導体から成る上層と前記窒化物半導体から成る下層との間にヘテロ接合を形成するために、前記上層は前記下層とは異なる窒化物半導体であり、
請求項1に記載の、窒化物半導体から成る前記上層に配置したショットキー接触構造を有し、
前記半導体の表面は、前記窒化物半導体から成る上層であり、
前記窒化物半導体からなる下層の上部に配置され、オーミック接触構造を形成するさらに別の金属接触層を有すること、
を特徴とする電界効果トランジスタ(FET)。 - 半導体の表面の上部にショットキー接触構造を形成する方法であって、
第1のショットキー接触金属層を、前記半導体の表面の第1の部分に形成するステップと、
第2のショットキー接触金属層を、前記半導体の表面の第2の部分に、前記第1のショットキー接触金属層と少なくとも隣接して形成するステップと、
を含み、
前記第1のショットキー接触金属層は、前記第2のショットキー接触金属層よりも小さな仕事関数を有すること、
を特徴とする方法。 - 前記半導体は、窒化物ベース半導体を含むことを特徴とする請求項13に記載の方法。
- 前記半導体は、窒化ガリウムベース半導体を含むことを特徴とする請求項13に記載の方法。
- 前記半導体は、窒化ガリウム(GaN)を含むことを特徴とする請求項13に記載の方法。
- 前記第2のショットキー接触金属を形成するステップの前に、前記第1のショットキー接触金属をインプラントマスクとして使用して前記半導体の表面の前記第2の部分の少なくとも一部にドーピングするステップをさらに含むことを特徴とする請求項13に記載の方法。
- 前記第2のショットキー接触金属をエッチングマスクとして使用し、前記半導体の表面の第3の部分をエッチングするステップをさらに含むことを特徴とする請求項13に記載の方法。
- 前記第1のショットキー接触金属が、アルミニウム(Al)、チタン(Ti)、モリブデン(Mo)、金(Au)で構成されるグループから選択された少なくとも1つの金属であることを特徴とする請求項13に記載の方法。
- 前記第2のショットキー接触金属が、ニッケル(Ni)、パラジウム(Pd)、チタニウム−タングステン(TiW)合金、タンタル(Ta)、レニウム(Re)、ルテニウム(Ru)、白金(Pt)を含むグループから選択された少なくとも1つの金属であることを特徴とする請求項13に記載の方法。
- 前記半導体の表面の前記第1の部分は、それぞれが離れた場所にある複数の領域を含み、前記ショットキー接触金属層は、前記半導体の表面の第1の複数の領域のそれぞれ上部に配置された複数のセグメントを含み、前記第1のショットキー接触金属の前記複数のセグメントは、前記半導体表面の前記第1の複数の領域の特定の場所の上部に配置され、前記第2のショットキー接触金属層は、前記第1のショットキー接触金属層の前記複数のセグメントの互いに隣接したペア間に配置されることを特徴とする請求項13に記載の方法。
- 前記半導体の前記第2のショットキー接触金属層の下に空乏領域が形成され、前記第1のショットキー接触金属層の前記複数セグメントの隣接するペア間が、前記ショットキー接触構造に逆バイアス印加時あるいは逆拘束時、前記空乏領域がオーバーラップして前記第1のショットキー接触金属層の前記複数のセグメントをカットオフするよう十分に狭い距離であることを特徴とする請求項21に記載の方法。
- 前記複数の領域の各領域は、約1〜5μmの範囲内の幅を有し、前記複数の領域の互いに隣接したペアの距離は、約1〜5μmであることを特徴とする請求項21に記載の方法。
- 基板の上部に、窒化物半導体から成る下層を形成するステップを含み、
前記窒化物半導体から成る下層の上部の少なくとも一部に、窒化物半導体から成る上層を形成するステップを含み、
前記窒化物半導体から成る下層が、前記窒化物半導体から成る上層よりも高濃度にドープされ、
請求項13に記載の、前記窒化物半導体の上層に配置したショットキー接触構造を形成するステップを含み、
前記半導体の表面は、前記窒化物半導体から成る上層であり、
前記窒化物半導体の下層の上部に配置され、オーミック接触構造を形成するさらに別の金属接触層を形成するステップを含むこと、
を特徴とするショットキーダイオードの形成方法。 - 基板の上部に、窒化物半導体から成る下層を形成するステップを含み、
前記窒化物半導体から成る下層の上部の少なくとも一部に、窒化物半導体から成る上層を形成するステップを含み、
前記窒化物半導体から成る上層と前記窒化物半導体から成る下層との間にヘテロ接合を形成するために、前記上層は前記下層とは異なる窒化物半導体であり、
請求項13に記載の、前記窒化物半導体の上層にショットキー接触構造を形成するステップを含み、
前記半導体の表面は、前記窒化物半導体の上層であり、
前記窒化物半導体から成る下層の上部に、オーミック接触構造を形成するさらに別の金属接触層を形成するステップを含むこと、
を特徴とする電界効果トランジスタ(FET)の形成方法。 - ショットキー接触構造の金属接合の接着を改善する方法であって、
半導体構造体を準備するステップと、
前記半導体構造体の表面の少なくとも一部の上に、より大きな仕事関数を有する金属を含む第1のショットキー接触金属層を形成するステップと、
前記第1のショットキー接触金属層を、300℃以上500℃以下の温度でアニールするステップと、
前記第1のショットキー接触金属層の少なくとも一部の上に第2のショットキー接触金属層を形成するステップと、
を含むことを特徴とする方法。 - 前記半導体構造体は、窒化物ベース半導体を含むことを特徴とする請求項26に記載の方法。
- 前記半導体構造体は、窒化ガリウムベース半導体を含むことを特徴とする請求項26に記載の方法。
- 前記半導体構造体は、窒化ガリウム(GaN)を含むことを特徴とする請求項26に記載の方法。
- 前記第1のショットキー接触金属が、ニッケル(Ni)、パラジウム(Pd)、チタニウム−タングステン(TiW)合金、タンタル(Ta)、レニウム(Re)、ルテニウム(Ru)、白金(Pt)を含むグループから選択された少なくとも1つの金属であることを特徴とする請求項26に記載の方法。
- 前記第2のショットキー接触金属が、ニッケル(Ni)、パラジウム(Pd)、チタニウム−タングステン(TiW)合金、アルミニウム(Al)、チタン(Ti)、モリブデン(Mo)、金(Au)を含むグループから選択された少なくとも1つの金属であることを特徴とする請求項26に記載の方法。
- 基板の上部に、窒化物半導体から成る下層を形成するステップを含み、
前記窒化物半導体から成る下層の上部の少なくとも一部に、窒化物半導体から成る上層を形成するステップを含み、
前記窒化物半導体から成る下層は、前記窒化物半導体から成る上層よりも高濃度にドープされており、
請求項26に記載の、前記窒化物半導体の上層に配置したショットキー接触構造を形成するステップを含み、
前記半導体の表面は、前記窒化物半導体から成る上層と同一であり、
前記窒化物半導体から成る下層の上部に、オーミック接触構造を形成するさらに別の金属接触層を形成するステップを含むこと、
を特徴とするショットキーダイオードの形成方法。 - 基板の上部に、窒化物半導体から成る下層を形成するステップを含み、
前記窒化物半導体から成る下層の上部の少なくとも一部に、窒化物半導体から成る上層を形成するステップを含み、
前記窒化物半導体から成る上層と前記窒化物半導体から成る下層との間にヘテロ接合を形成するために、前記上層は前記下層とは異なる窒化物半導体であり、
請求項26に記載の、前記窒化物半導体の上層にショットキー接触構造を形成するステップを含み、
前記半導体構造体の表面は、前記窒化物半導体の上層であり、
前記窒化物半導体から成る下層の上部に、オーミック接触構造を形成するさらに別の金属接触層を形成するステップを含むこと、
を特徴とする電界効果トランジスタ(FET)の形成方法。 - 改善された金属接合の接着を有するショットキー接触構造であって、
半導体構造体の表面の少なくとも一部の上に配置された第1のショットキー接触金属層を備え、
前記第1のショットキー接触金属層が、より大きな仕事関数を有する金属を含み、300℃以上500℃以下の温度でアニールされ、
前記第1のショットキー接触金属層の少なくとも一部の上に配置された第2のショットキー接触金属層を備えたこと、
を特徴とするショットキー接触構造。 - 前記半導体構造体は、窒化物ベース半導体を含むことを特徴とする請求項34に記載のショットキー接触。
- 前記半導体構造体は、窒化ガリウムベースの半導体を含むことを特徴とする請求項34に記載のショットキー接触。
- 前記半導体構造体は、窒化ガリウム(GaN)を含むことを特徴とする請求項34に記載のショットキー接触。
- 前記第1のショットキー接触金属が、ニッケル(Ni)、パラジウム(Pd)、チタニウム−タングステン(TiW)合金、タンタル(Ta)、レニウム(Re)、ルテニウム(Ru)、白金(Pt)を含むグループから選択された少なくとも1つの金属であることを特徴とする請求項34に記載のショットキー接触。
- 前記第2のショットキー接触金属が、ニッケル(Ni)、パラジウム(Pd)、チタニウム−タングステン(TiW)合金、アルミニウム(Al)、チタン(Ti)、モリブデン(Mo)、金(Au)を含むグループから選択された少なくとも1つの金属であることを特徴とする請求項34に記載のショットキー接触。
- 基板の上部に配置された、窒化物半導体から成る下層を有し、
前記窒化物半導体から成る下層の上部の少なくとも一部の上に配置された、窒化物半導体から成る上層を有し、
前記窒化物半導体から成る下層は、前記窒化物半導体から成る上層よりも高濃度にドープされており、
請求項34に記載の、前記窒化物半導体の上層に配置されたショットキー接触構造を有し、
前記半導体の表面は、前記窒化物半導体の上層であり、
前記窒化物半導体から成る下層の上部に配置され、オーミック接触構造を形成するさらに別の金属接触層を有すること、
を特徴とするショットキーダイオード。 - 基板の上部に配置された、窒化物半導体から成る下層を有し、
前記窒化物半導体から成る下層の上部の少なくとも一部の上に配置された、窒化物半導体から成る上層を有し、
前記窒化物半導体から成る上層と前記窒化物半導体から成る下層との間にヘテロ接合を形成するために、前記上層は前記下層とは異なる窒化物半導体であり、
請求項34に記載の、前記窒化物半導体から成る上層に配置されたショットキー接触構造を有し、
前記半導体の表面は、前記窒化物半導体から成る上層であり、
前記窒化物半導体の下層の上部に配置され、オーミック接触構造を形成するさらに別の金属接触層を有すること、
を特徴とする電界効果トランジスタ(FET)。
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