JP6057990B2 - 金フリー・オーミックコンタクト - Google Patents
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Description
本開示は、全体的に半導体デバイスのためのオーム性電気的接点に関し、特に金フリーのオーミックコンタクトに関する。
周知のように、AlGaN/GANの高電子移動度トランジスタ（HEMT）が、高周波および高パワーを必要としているアプリケーションのためにますます使われている。これらのHEMTデバイスの可能性を実現するためには、低抵抗、良好なエッジ明瞭で高信頼性のオーム接触を達成するために必要である。デバイスで使用される最も低抵抗オーミックコンタクトは、シート抵抗を低減し、最も低い固有接触抵抗率を達成するために必要な高温アニール中の酸化を低減する最上層としてのAuを使用する。
シリコン製造設備におけるAuの存在は、壊滅的な歩留まりの問題が発生する可能性があり重大な汚染の懸念である。例えばCMOSシリコン工場のように、金フリープロセスを必要とする環境にGaNデバイスウェハの処理を必要とするアプリケーションの場合、Auの汚染は深刻な問題である。
本開示に従って、デバイスが、III-V半導体と、半導体とオーム性接触する金フリー電気伝導構造体とを有することを提供する。
本開示による半導体構造体は、半導体と、半導体とオーム性接触する金フリー電気伝導構造体と、半導体の層によって分離された一対の電気伝導層、または、シリコン層と合金化された電気伝導層の対の一方又は双方とを有する。
本開示による半導体構造体は、半導体と、半導体とオーム性接触する金フリー電気伝導構造体と、半導体の層によって分離された一対の電気伝導層、または、シリコン層と合金化された電気伝導層の対の一方又は双方とを有する。
ある実施形態では、電気伝導構造は、半導体と接触して配置された耐熱性金属層を有し、シリコンの層で分離されまたはシリコンの層と合金化された電気伝導層の一対のうちの一方が、耐熱性金属層である。
ある実施形態では、シリコンの第２の層は、一対の電気伝導層の対の第２の一方に配置されて、シリコンの第２の層上の、または、シリコンの第２の層と合金化された第３の電気伝導層を包含する。
ある実施形態では、半導体構造は、半導体と、半導体とオーム性接触する電気伝導構造体とを有することを特徴とする。構造体は、半導体とオーム性接触する第１の金属層と、第１の金属層と接触し又は合金化されたシリコンの層と、シリコンの層と接触し又は合金化された第２の金属層とを包含する。
ある実施形態では、半導体はIII-V材料を含む。
ある実施形態では、半導体はGaNを含む。
ある実施形態では、第１の金属層は、耐火性金属である。
ある実施形態では、半導体はGaNを含む。
ある実施形態では、第１の金属層は、耐火性金属である。
ある実施形態では、第２の金属層は、アルミニウムである。
ある実施形態では、シリコンの第２層は、第２の金属層と接触している。
ある実施形態では、第３の金属層は、シリコンの第２層と接触し又は合金化される。
ある実施形態では、シリコンの第２層は、第２の金属層と接触している。
ある実施形態では、第３の金属層は、シリコンの第２層と接触し又は合金化される。
ある実施形態では、第３の金属層は、白金である。
それは、Si製造での使用のために重要であり、Siウエハ上にGaNのヘテロ集積を可能にしする、金フリーオーミック接触メタライゼーションは、Siファウンドリで製造される。
それは、Si製造での使用のために重要であり、Siウエハ上にGaNのヘテロ集積を可能にしする、金フリーオーミック接触メタライゼーションは、Siファウンドリで製造される。
電気的接点は、良好なオーミックコンタクト抵抗がある。それは金、貴金属の使用を回避するため、更なる接触は、コストが比較的低い。
開示の一つ以上の実施形態の詳細は、添付の図面および下記の説明に記載される。他の特徴、目的および開示の効果は、説明および図面から、そして、特許請求の範囲から明らかである。
開示の一つ以上の実施形態の詳細は、添付の図面および下記の説明に記載される。他の特徴、目的および開示の効果は、説明および図面から、そして、特許請求の範囲から明らかである。
同じ参照シンボルは、種々の図面において同じエレメントを示す。
例えば、図１を参照すると、トランジスタデバイス１０は、AlGaN/GaN高電子移動度トランジスター（HEMT）構造が示される。ここで、トランジスタデバイス１０は、示されるように、単結晶基板１２、基板１２上のGaNバッファー層１４、および、GaN層14上の半導体層１６を有するウェハ上に形成される。トランジスタデバイス10は、ゲート電極17、並びに、ソースおよびドレイン電極18、20をそれぞれ備える。ソースおよびドレイン18、20金フリー電気接点電極と半導体層16とオーミック接触共に、ここ層16は、III-V AlGaN層である。ソースおよびドレイン電極１８，２０金フリー電気的接点はともに、半導体層１６とオーミック接触であり、ここで層１６は、III-V AlGaN層である。ソースおよびドレイン電極18、20は、構造上同一であり；例示の一つとしてここでは、ソースコンタクト１８を図２により詳細に示す。
例えば、図１を参照すると、トランジスタデバイス１０は、AlGaN/GaN高電子移動度トランジスター（HEMT）構造が示される。ここで、トランジスタデバイス１０は、示されるように、単結晶基板１２、基板１２上のGaNバッファー層１４、および、GaN層14上の半導体層１６を有するウェハ上に形成される。トランジスタデバイス10は、ゲート電極17、並びに、ソースおよびドレイン電極18、20をそれぞれ備える。ソースおよびドレイン18、20金フリー電気接点電極と半導体層16とオーミック接触共に、ここ層16は、III-V AlGaN層である。ソースおよびドレイン電極１８，２０金フリー電気的接点はともに、半導体層１６とオーミック接触であり、ここで層１６は、III-V AlGaN層である。ソースおよびドレイン電極18、20は、構造上同一であり；例示の一つとしてここでは、ソースコンタクト１８を図２により詳細に示す。
ソースまたはドレイン接点は、半導体層16とオーミック接触する電気伝導性構造体であり、ここでは、半導体層16と接触して、２００Åのレンジの厚さを有するチタンの層である耐火金属層22と、耐火金属層22上に１００Å乃至２００Åのレンジの厚さを有するシリコンの層２４と、シリコンの層24と接触して、１２００Åの厚さを有する例えばアルミニウムの電気伝導層２６と、アルミニウム層２６上に１００Å乃至２００Åのレンジの厚さを有するシリコンの層２８と、シリコンの層２８と接触して、３００Åの厚さを有する例えば白金の電気伝導層３０とを包含する。
ここでは、ソースまたはドレイン電極18、20は、GaN/GaN HEMTウェハ上に電子ビーム蒸着によって形成される例示である。ウェハは、次いで、接触抵抗を下げる低抵抗中間層を形成するために特定の合金化温度で窒素環境において合金化される。
本開示によるデバイスが、III-V半導体、および、半導体のオーム性接触する金フリー電気伝導構造を包含することが認められる。
本開示による半導体構造が半導体と、半導体とオーム性接触する金フリー電気伝導構造とを包含し、シリコン層と合金化される電気伝導層の対の一方または両方と、または、シリコン層によって分離される電気伝導層の対とからなる、ことを特徴とすることが認められる。半導体構造体は、以下の特徴の一つ以上を含む：電気伝導構造体は、
半導体と接触して配置した耐熱性金属層であって、シリコンの層によって分離された電気伝導層の対のうちの一方が耐熱性金属層またはシリコンおよび耐熱性金属層の合金であることを特徴とする耐熱性金属層と、電気伝導層の対のうちの第２の一方の上に配置され、シリコンの第２の層の上に第３の電気伝導層を包含するシリコンの第２の層と、を包含し、第１の金属層がチタンであり、第３の金属層が白金であり、半導体がIII-V材料であることを特徴とする。
本開示による半導体構造が半導体と、半導体とオーム性接触する金フリー電気伝導構造とを包含し、シリコン層と合金化される電気伝導層の対の一方または両方と、または、シリコン層によって分離される電気伝導層の対とからなる、ことを特徴とすることが認められる。半導体構造体は、以下の特徴の一つ以上を含む：電気伝導構造体は、
半導体と接触して配置した耐熱性金属層であって、シリコンの層によって分離された電気伝導層の対のうちの一方が耐熱性金属層またはシリコンおよび耐熱性金属層の合金であることを特徴とする耐熱性金属層と、電気伝導層の対のうちの第２の一方の上に配置され、シリコンの第２の層の上に第３の電気伝導層を包含するシリコンの第２の層と、を包含し、第１の金属層がチタンであり、第３の金属層が白金であり、半導体がIII-V材料であることを特徴とする。
多くの実施形態の開示を記載してきた。それにもかかわらず、さまざまな変更態様が開示の趣旨および範囲から逸脱することなくなされることができると理解される。例えば、構造を使用する結果、得られた構造は、シリコンとチタンの合金、シリコンとアルミニウムの合金、および/またはシリコンおよび白金の合金を含むことができるように、層は、その中に別のものと合金を形成しうることができると理解されなければならない。したがって、他の実施形態は、以下の特許請求の範囲内である。
Claims (3)
- 窒化物半導体と、前記窒化物半導体とオーム性接触する金フリー電気伝導構造体とを有する半導体構造体であって、
前記窒化物半導体と直接的に接触する耐熱性金属層と、
前記耐熱性金属層の上に配置される第１のシリコン層と、
前記第１のシリコン層と接触する電気伝導層と、
前記電気伝導層の上の第２のシリコン層と、
前記第２のシリコン層の上の白金の層と、
を有し、
前記耐熱性金属層がチタンであり、
前記電気伝導層がアルミニウムであることを特徴とする半導体構造体。 - 窒化物半導体と、前記窒化物半導体とオーム性接触する金フリー電気伝導構造体とを有する半導体構造体であって、
前記窒化物半導体と直接的に接触する耐熱性金属層と、
前記耐熱性金属層の上に配置される第１のシリコン層と、
前記第１のシリコン層と接触する電気伝導層と、
前記電気伝導層の上の第２のシリコン層と、
前記第２のシリコン層の上の白金の層と、
を有し、
前記耐熱性金属層がチタンであり、
前記チタンが、２００Åのレンジの厚さを有し、
前記電気伝導層がアルミニウムであり、
前記第１のシリコン層が、１００Å乃至２００Åのレンジの厚さを有する
ことを特徴とする半導体構造体。 - 前記第２のシリコン層が、１００Å乃至２００Åのレンジの厚さを有することを特徴とする請求項２に記載の半導体構造体。
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