LT6909B - Įgilintų elektronikos elementų formavimo būdas - Google Patents

Įgilintų elektronikos elementų formavimo būdas Download PDF

Info

Publication number
LT6909B
LT6909B LT2020553A LT2020553A LT6909B LT 6909 B LT6909 B LT 6909B LT 2020553 A LT2020553 A LT 2020553A LT 2020553 A LT2020553 A LT 2020553A LT 6909 B LT6909 B LT 6909B
Authority
LT
Lithuania
Prior art keywords
forming
recessed
heterostructure
contacts
layer
Prior art date
Application number
LT2020553A
Other languages
English (en)
Other versions
LT2020553A (lt
Inventor
Irmantas KAŠALYNAS
KAŠALYNAS Irmantas
Simonas INDRIŠIŪNAS
INDRIŠIŪNAS Simonas
Pawel Prystawko
PRYSTAWKO Pawel
Piotr KRUSZEWSKI
KRUSZEWSKI Piotr
Original Assignee
Valstybinis mokslinių tyrimų institutas Fizinių ir technologijos mokslų centras
Institute of High Pressure Physics
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Valstybinis mokslinių tyrimų institutas Fizinių ir technologijos mokslų centras, Institute of High Pressure Physics filed Critical Valstybinis mokslinių tyrimų institutas Fizinių ir technologijos mokslų centras
Priority to LT2020553A priority Critical patent/LT6909B/lt
Priority to EP21183785.1A priority patent/EP3975224B1/en
Publication of LT2020553A publication Critical patent/LT2020553A/lt
Publication of LT6909B publication Critical patent/LT6909B/lt

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
    • H01L21/76—Making of isolation regions between components
    • H01L21/7605—Making of isolation regions between components between components manufactured in an active substrate comprising AIII BV compounds
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/062—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by direct control of the laser beam
    • B23K26/0622—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by direct control of the laser beam by shaping pulses
    • B23K26/0624—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by direct control of the laser beam by shaping pulses using ultrashort pulses, i.e. pulses of 1ns or less
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/12—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring in a special atmosphere, e.g. in an enclosure
    • B23K26/1224—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring in a special atmosphere, e.g. in an enclosure in vacuum
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/12—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring in a special atmosphere, e.g. in an enclosure
    • B23K26/123—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring in a special atmosphere, e.g. in an enclosure in an atmosphere of particular gases
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/12—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring in a special atmosphere, e.g. in an enclosure
    • B23K26/127—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring in a special atmosphere, e.g. in an enclosure in an enclosure
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/36—Removing material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/36—Removing material
    • B23K26/40—Removing material taking account of the properties of the material involved
    • B23K26/402—Removing material taking account of the properties of the material involved involving non-metallic material, e.g. isolators
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/26—Bombardment with radiation
    • H01L21/263—Bombardment with radiation with high-energy radiation
    • H01L21/268—Bombardment with radiation with high-energy radiation using electromagnetic radiation, e.g. laser radiation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/28—Manufacture of electrodes on semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/268
    • H01L21/283—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current
    • H01L21/285—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation
    • H01L21/28506—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation of conductive layers
    • H01L21/28575—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation of conductive layers on semiconductor bodies comprising AIIIBV compounds
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/28—Manufacture of electrodes on semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/268
    • H01L21/283—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current
    • H01L21/285—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation
    • H01L21/28506—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation of conductive layers
    • H01L21/28575—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation of conductive layers on semiconductor bodies comprising AIIIBV compounds
    • H01L21/28581—Deposition of Schottky electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/77—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate
    • H01L21/78—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices
    • H01L21/82—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices to produce devices, e.g. integrated circuits, each consisting of a plurality of components
    • H01L21/8252—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices to produce devices, e.g. integrated circuits, each consisting of a plurality of components the substrate being a semiconductor, using III-V technology
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/02—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers
    • H01L27/04—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body
    • H01L27/06—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a non-repetitive configuration
    • H01L27/0611—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a non-repetitive configuration integrated circuits having a two-dimensional layout of components without a common active region
    • H01L27/0617—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a non-repetitive configuration integrated circuits having a two-dimensional layout of components without a common active region comprising components of the field-effect type
    • H01L27/0629—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a non-repetitive configuration integrated circuits having a two-dimensional layout of components without a common active region comprising components of the field-effect type in combination with diodes, or resistors, or capacitors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/06—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
    • H01L29/08—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions with semiconductor regions connected to an electrode carrying current to be rectified, amplified or switched and such electrode being part of a semiconductor device which comprises three or more electrodes
    • H01L29/0843—Source or drain regions of field-effect devices
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/40—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/41—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions
    • H01L29/423—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions not carrying the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/42312—Gate electrodes for field effect devices
    • H01L29/42316—Gate electrodes for field effect devices for field-effect transistors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2101/00—Articles made by soldering, welding or cutting
    • B23K2101/36—Electric or electronic devices
    • B23K2101/40—Semiconductor devices
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L28/00—Passive two-terminal components without a potential-jump or surface barrier for integrated circuits; Details thereof; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L28/10—Inductors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L28/00—Passive two-terminal components without a potential-jump or surface barrier for integrated circuits; Details thereof; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L28/20—Resistors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/12—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed
    • H01L29/20—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed including, apart from doping materials or other impurities, only AIIIBV compounds
    • H01L29/2003—Nitride compounds
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/40—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/41—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions
    • H01L29/417—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions carrying the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/41725—Source or drain electrodes for field effect devices
    • H01L29/41766—Source or drain electrodes for field effect devices with at least part of the source or drain electrode having contact below the semiconductor surface, e.g. the source or drain electrode formed at least partially in a groove or with inclusions of conductor inside the semiconductor
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772—Field effect transistors
    • H01L29/778—Field effect transistors with two-dimensional charge carrier gas channel, e.g. HEMT ; with two-dimensional charge-carrier layer formed at a heterojunction interface
    • H01L29/7786—Field effect transistors with two-dimensional charge carrier gas channel, e.g. HEMT ; with two-dimensional charge-carrier layer formed at a heterojunction interface with direct single heterostructure, i.e. with wide bandgap layer formed on top of active layer, e.g. direct single heterostructure MIS-like HEMT

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Junction Field-Effect Transistors (AREA)
  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)

Description

Technikos sritis, kuriai skiriamas išradimas
Išradimas yra skirtas mikro-elektronikos įtaisų technikos sričiai ir yra susijęs su plačiatarpių lll-Grupės nitridinių puslaidininkinių komponentų įgilintų ir priaugintų elektrinių kontaktų formavimo būdu pritaikant lazerinį mikro-apdirbimą ultratrumpaisiais lazerio impulsais.
Technikos lygis
Patento paraiškoje DE102013201298A1, publikuotoje 2014-07-31 aprašytas šviesos diodų kontaktų ir izoliavimo kanalų p/n-tipo GaN puslaidininkinių sandūroms formavimo būdas, panaudojant abliacijai eksimerinio lazerio spinduliuote, kurios fotono energija yra didesnė nei GaN draustinės energijos juostos plotis. Aprašytame būde lazerio pluoštas yra formuojamas projektuojant per kaukę, tokiu būdu sudarant galimybę vieno apdirbimo žingsnio metu suformuoti keletą įdubų. Kadangi lazerinė spinduliuotė projektuojama per kaukę, gamybos procese lazerinio apdirbimo etape gali būti suformuojami tik vieno tipo kontaktai, kuriems reikalingų įdubų gylis yra vienodas, todėl formuojant šiuo būdu puslaidininkyje įgilintus kito tipo elektronikos elementus, kiekvienam kito tipo elementui suformuoti reikalinga nauja kaukė, sutapatinimo procesas ir naujas apdirbimo etapas, todėl žinomo formavimo būdo panaudojimas yra siauras, o žinomu būdu formuojant keletą tipų elektronikos elementų, kuriuos sujungiant pagal norimą schemą būtų sukuriami puslaidininkiniai įtaisai, yra sudėtingas.
US patente US7432142B2, publikuotame 2008-10-07, aprašomas metodas didelio elektronų judrio tranzistorių (HEMT) su įgilintais elektriniais kontaktais gamybai. Tranzistoriaus gamyba pradedama nuo suformavimo ant padėklo lll-N grupės puslaidininkinių buferinio ir barjerinio sluoksnių, sudarančių heterosandūrą, kurioje sudaromas didelio laidumo 2D elektronų kanalas. Gamyba įgilintų ominių ir Šotki kontaktų, kurių pagalba valdomas HEMT darbas, pradedama barjerinio sluoksnio padengiamu kauke, tokia kaip medžiagos oksidas, pavyzdžiui SiOx arba naudojant kitas medžiagas, tokias kaip AIN, SixNy. Kaukė struktūrinama naudojant cheminį ėsdinimą, sauso ėsdinimo metodą, reaktyvųjį joninį ėsdinimą, arba kitus metodus, paliekant kaukę tik tose srityse, kur nebus formuojamas kontaktas. Ėsdinant suformuojamos įdubos ominiams kontaktams, kurie naudojami tranzistoriuje santakos ir ištakos elektrodams suformuoti, per barjerinį sluoksnį iki kanalo sluoksnio, arba įsiterpiančios iki kanalo sluoksnio arba kertančios kanalo sluoksnį. Ėsdinimui naudojamas cheminis ėsdinimas, sauso ėsdinimo metodai, reaktyvusis joninis ėsdinimas. Struktūra gali būti atkaitinama siekiant pašalinti arba sumažinti ėsdinimo metu sukeltus pažeidimus puslaidininkio struktūrai. Kontakto sluoksnis formuojamas tokiais metodais kaip metalo organinis cheminis garų nusodinimas (MOCVD), molekulinio pluošto epitaksija (MBE), plazminis cheminių garų nusodinimas (PECVD) ar kitais metodais. Kontakto įduba užpildoma n-tipo puslaidininkiu, tokiu kaip stipriai legiruotas n-tipo InN, InAIN, AIGaN, AlInGaN, GaN ar kitas, ne nitridų grupės, puslaidininkis. Stipriai legiruotas n-tipo puslaidininkis kontakto srityje, leidžia sumažinti kontakto varžą. Viršutinė kontakto medžiaga gali būti metalas ar metalų lydinys. Kontaktų srityse gali būti formuojamas ominis kontaktas, pavyzdžiui, iš Ti/AI/Ni/Au sluoksnių stirtos. Šotki kontaktas naudojamas, kaip užtūros elektrodas HEMT, kuris gali būti įleistas į įdubą barjero sluoksnyje arba suformuotas ant jo paviršio naudojant Ni, Pt, Pd ar kitas Šotki tipo kontaktams tinkamas medžiagas. Kaukė kartu su pertekline kontakto medžiaga, padengta ant kaukės viršaus, gali būti pašalinama ėsdinant HF ar kitu ėsdikliu.
US patente US10388753B1, publikuotame 2019-08-20, aprašomas HEMT gamybos būdas, kuriame lll-N puslaidininkio heterostruktūra, kurią sudaro heterosandūra ir kiti in situ užauginti ant padėklo pagalbiniai lll-N puslaidininkio sluoksniai, padengiama apsauginiu SiN kaukės sluoksniu, kuri struktūrinama, naudojant fotošablonus ir fotolitografijos procesus. Naudojant sausą cheminį ėsdinimą indukcine plazma aktyvuoto joninio ėsdinimo boro trichlorido/chloro/argono plazma metodu santakos ir ištakos srityse suformuojamos įdubos ominiams kontaktams, siekiančios 2D elektronų kanalo sluoksnį, kanalo įdubose MOCVD metodu priauginamas palaipsniui kintančios sudėties AIGaN sluoksnis, pašalinama kaukė ir perteklinės medžiagos, padengiami metalo sluoksniai kontaktams. Priauginamo AIGaN sluoksnio sudėtis apibrėžta kaip AlxGai-xN, kur priauginimo proceso metu x mažėja, taip laipsniškai siaurinant medžiagos draustinės juostos plotį.
Žinomuose aukščiau aprašytuose įgilintų kontaktų gamybos būduose įduba kontaktui suformuojamas naudojant reaktyviojo joninio ėsdinimo arba cheminio ėsdinimo arba plazminio ėsdinimo metodus. Dėl šių metodų ypatumų žinomuose aukščiau aprašytuose įgilintų kontaktų gamybos būduose ėsdinimas realizuojamas pasitelkus fotolitografiją ir fotošablonus. Naudojant aprašytus metodus sukeliami puslaidininkio struktūros pažeidimai, paviršius teršiamas pagalbinėmis medžiagomis, naudojamomis fotolitografijos ir ėsdinimo procesuose.
Sprendžiama techninė problema
Išradimu siekiama praplėsti įgilintų ir priaugintų elektrinių kontaktų formavimo būdo panaudojimo galimybes puslaidininkių heterostruktūrose tuo pačiu sutrumpinant įgilintų įvairių tipų elektronikos elementų bei komponentų formavimo laiką ir sutaupant medžiagas ir supaprastinant formavimo technologiją. Be to, pasiūlytas būdas leidžia padidinti lll-Grupės nitridų puslaidininkių komponentų įgilintų ir priaugintų kontaktų laidumą, kontakto įdubos suformavimui naudojant medžiagos pašalinimą ultratrumpaisiais lazerio impulsais tokiu būdu, kad pažeidimai puslaidininkio heterostruktūrai arba teršimas pagalbinėmis medžiagomis arba kitokie pažeidimai, yra mažesni nei formuojant įdubas kontaktams kitais žinomais būdais.
Išradimo esmės atskleidimas
Uždavinio sprendimo esmė pagal pasiūlytą išradimą yra ta, kad įgilintų elektronikos elementų formavimo būde, kur įgilinti elektronikos elementai pasirinktinai gali būti įgilinti elektriniai kontaktai, ir (arba) jungtys ir (arba) elektronikos komponentai, formuojami lll-N grupės puslaidininkinių sluoksnių heterostruktūroje, kur sluoksnių sudėtys parinktos taip, kad heterosandūros buferiniame sluoksnyje prie ribos su lll-N barjeriniu sluoksniu sudaromas didelio laidumo dvimačių elektronų dujų (2DEG) kanalas, ir minėtos heterostruktūros srityse, kuriose numatoma formuoti minėtus įgilintus elementus, yra atitinkamai suformuojamos įdubos, panaudojant lazerinę spinduliuotę, kurias užpildo medžiagomis, skirtomis pasirinktiems elementams formuoti, kur būdas apima šiuos etapus: a) ant padėklo užaugintos minėtos lll-N puslaidininkinių sluoksnių heterostruktūros paviršių padengia bent vienu apsauginiu sluoksniu, suformuojant ruošinį,
b) paruoštą etape a) heterostruktūrą ruošinį patalpina į kamerą, kurioje sukuria vakuumą arba užpildo inertinėmis arba apsauginėmis dujomis, kur kamera turi skaidrų langelį, skirtą lazerinei spinduliuotei praeiti,
c) formuoja įdubą atskirai kiekvienam kontaktui ir (arba) jungčiai ir (arba) elektronikos komponentui, tam per kameros skaidrų langelį į ruošinį nukreipia pasirinktų parametrų sufokusuotą ultratrumpųjų impulsų lazerio spinduliuotę, kuri formuojamos įdubos srityje pašalina apsauginį sluoksnį ir heterostruktūros sluoksnių numatytą medžiagos storį, suformuojant pasirinkto gylio įdubą minėtoje heterostruktūroje,
d) ruošinį ir sufokusuotą lazerinės spinduliuotės pluoštą valdomai perkelia vienas kito atžvilgiu, ir po perkėlimo į numatytą kitai įdubai formuoti vietą, nukreipia analogiškai etapui c) sufokusuotą lazerio spinduliuotę, taip suformuojant norimos formos ir gylio įdubą ir (arba) norimą skaičių skirtingų arba vienodų matmenų kitų įdubų, atitinkamai pasirenkant lazerinės spinduliuotės parametrus,
e) suformuotas etapuose c) arba d) įdubas, užpildo pasirinktinai legiruotu IIIN puslaidininkių sluoksniu ir (arba) metalų junginiais, suformuojant atitinkamai įgilintą elektriškai laidų ir (arba) elektriškai pusiau laidų kontaktą ir (arba) jungtį, ir (arba) elektronikos komponentą, kurį sudaro sritis, kur yra didelio laidumo 2DEG kanalas, ir (arba) laidūs elektriniai kontaktai ir (arba) elektriškai pusiau laidūs kontaktai ir (arba) jungtys,
f) suformavus visus numatytus įgilintus kontaktus ir (arba) jungtis ir (arba) komponentus pašalina likusį apsauginį sluoksnį,
g) įgilintus elektriškai laidžius kontaktus ir jungtis ir elektronikos komponentus atkaitina greito atkaitinimo būdu iki optimalios temperatūros inertinių dujų aplinkoje iki sumažėja metalas- didelio laidumo 2DEG kanalas kontaktinė varža,
h) suformavus įgilintus elektrinius kontaktus ir (arba) jungtis ir (arba) elektronikos komponentus, formuoja įgilintus izoliacinius elementus, reikalingus suformuotiems etape g) elementams atskirti ir (arba) izoliuoti.
Izoliacinių elementų formavimas etape h) apima šiuos žingsnius:
- formuoja įdubą atskirai kiekvienam izoliaciniam elementui, tam per kameros skaidrų langelį į ruošinį, nukreipia pasirinktų parametrų sufokusuotą ultratrumpųjų impulsų lazerio spinduliuotę, kuri formuojamos įdubos srityje pašalina heterosandūros sluoksnius, dėl kurių susidaro didelio laidumo 2DEG kanalas,
- ruošinį ir sufokusuotą lazerinės spinduliuotės pluoštą valdomai perkelia vienas kito atžvilgiu, ir po perkėlimo į numatytą kitai įdubai formuoti vietą, nukreipia sufokusuotą lazerio spinduliuotę, taip suformuojant norimos formos ir gylio įdubą ir (arba) norimą skaičių skirtingų arba vienodų matmenų kitas įdubas, atitinkamai pasirenkant lazerinės spinduliuotės parametrus,
- suformuotas įdubas, užpildo dielektriko medžiagos sluoksniais, suformuojant nelaidžius elementus ir (arba) sritis.
Minėtoms įduboms ruošinyje formuoti, naudoja ultratrumpųjų impulsų lazerį, kurio impulso trukmė yra tarp 15 pikosekundžių ir 200 femtosekundžių.
Lazerinės spinduliuotės bangos ilgis yra tarp 1020 nanometrų ir 330 nanometrų, o ruošinys paveikiamas mažos vidutinės galios didelio (0.1-1.0 MHz) impulsų pasikartojimo dažnio impulsinio lazerio spinduliuote.
Inertinės arba apsauginės dujos, kuriomis užpildo kamerą, skirtą minėtoms įduboms formuoti, yra argonas arba azotas.
Elektronikos komponentas pasirinktinai gali būti tranzistorius arba diodas arba rezistorius arba puslaidininkinis įtaisas, susidedantis iš tranzistorių, diodų ar rezistorių, sujungtų pagal pasirinktą schemą.
Formuojami įgilinti kontaktai ir izoliuojantys elementai pasirinktinai gali būti ominiai kontaktai, Šotki-tipo kontaktai bei izoliuojančios sritys, kiekvienam kurių gamybos metu užduodama funkcinė charakteristika parinkus lazerinės spinduliuotės parametrus ir atitinkamus metalinius ir dielektrinius užpildus.
Gamybos metu kiekvienas komponentas izoliuojamas ir (arba) sujungiamas su kitais komponentais pagal užduotą schemą.
Likusį apsauginį sluoksnį pašalina selektyvaus cheminio ėsdinimo būdu.
Išradimo naudingumas
Pasiūlytu įgilintų elektronikos elementų formavimo būdu vieno proceso metu galima suformuoti skirtingos paskirties elektronikos elementus, tokius kaip kontaktus, jungtis, elektronikos komponentus bei izoliuojančias tarp jų sritis nenaudojant kaukių, fotošablonų ir fotolitografijos, tai leidžia sutrumpinti gamybos procesą, taupyti medžiagas bei supaprastinti technologiją. Pasiūlytame būde nėra reikalingas atskiras apsauginių sluoksnių ir kaukės sutapatinimo ir sluoksnio struktūrinimo žingsnis, nes formuojant įdubas lazerine spinduliuote selektyvus apsauginių sluoksnių atvėrimas atliekamas kartu su lll-N grupės puslaidininkių sluoksnių heterostruktūros lazeriniu mikroapdirbimu.
Be to, pasiūlyto būdo privalumas yra tas, kad formuojant įgilintas įdubas, skirtas elektronikos elementams, medžiagos pašalinimui naudojant ultratrumpuosius lazerio impulsus pažeidimai puslaidininkio heterostruktūrai, užteršimas pagalbinėmis medžiagomis arba paviršiaus morfologijos pažeidimai yra mažesni nei formuojant įdubas kitais žinomais būdais, tokiais kaip reaktyvusis joninis ėsdinimas, cheminis ėsdinimas, toks kaip ėsdinimas kalio šarmu, sausas cheminis ėsdinimas chloro ar chloro junginių plazma. Todėl pasiūlytu būdu formuojant įgilintus laidžius elektrinius kontaktus sumažinama kontaktinė varža ir tuo pačiu nesumažinama izoliacija.
Be to, formuojant įdubas kontaktams pasiūlytu būdu galima laisvai keisti įdubų formą ir gylį naudojant lazerinį mikroapdirbimą, nenaudojant fotolitografijos ir fotošablonų sutapatinimo.
Be to, formuojant įdubas kontaktams pasiūlytu būdu išvengiama toksiškų junginių, tokių kaip chloro junginiai, ar kiti toksiški junginiai naudojimo.
Be to, siekiama lazerinio mikroapdirbimo metu užduoti kiekvienam elektriniam kontaktui jo funkcinius ypatumus, kurie būdingi laidžiam, pusiau laidžiam arba visiškai nelaidžiam elektriniams kontaktams.
Be to, siekiama lazeriu suformuoti elektrinius sujungimus ir izoliacijas tarp visų puslaidininkinį įtaisų pagal užduotą schemą.
Išradimas detaliau paaiškinamas brėžiniais, kur
Fig. 1 a-Fig. 1 g pavaizduotas lll-N puslaidininkių prietaiso priauginto įgilinto ominio kontakto gamybos procesas, kontakto įdubos suformavimui pasitelkiant lazerinę abliaciją ir lazerinį mikroapdirbimą, kur:
Fig.1a pavaizduota puslaidininkinių sluoksnių heterostruktūra;
Fig.1b pavaizduota puslaidininkinių sluoksnių heterostruktūrsu su ant jos suformuotu apsauginiu sluoksniu;
Fig.1c pavaizduota heterostruktūroje suformuoti pasirinktos formos įdubimai;
Fig.1d pavaizduota heterostruktūra su priaugintu laidžių sluoksniu;
Fig.1 e pavaizduota heterostruktūra suformavus metalo sluoksnį;
Fig.lf pavaizduota heterostruktūra pašalinus apsauginį sluoksnį ir perteklinę dalį užauginto puslaidininkio sloksnio ir metalo sluoksnio;
Fig. 1 g pavaizduota heterostruktūra su priaugintu ominiu kontaktu;
Fig.2a-Fig.2e pavaizduotas lll-N puslaidininkių prietaiso įgilintų ominių ir įgilintų Šotki kontaktų gamybos procesas, kontakto įdubos suformavimui pasitelkiant lazerinę abliaciją ir lazerinį mikroapdirbimą, kur:
Fig.2a pavaizduota puslaidininkinių sluoksnių heterostruktūra;
Fig.2b pavaizduota apsauginis sluoksnis suformuotas ant puslaidininkinių sluoksnių heterostrųktūros;
Fig.2c pavaizduota heterostruktūroje suformuoti norimos formos įdubimai
Fig.2d pavaizduota suformuotose įdubose užgarintas metalo sluoksnis;
Fig.2e pavaizduota heterostruktūra su įgilintu ominiu kontaktu ir įgilintu Šotki kontaktu, pašalinus apsauginį sluoksnį ir perteklinę dalį metalo sluoksnio;
Fig. 3 pavaizduota lll-N puslaidininkių prietaiso su dviejų tipų ominiais kontaktais, Šotki kontaktu ir izoliavimo kanalu schema. Toks prietaisas gali būti HEMT tranzistorius, diodas, varža ar kitas mikroelektronikos komponentas;
Fig. 4 pavaizduota įdubų kontaktams formavimo lazerio spinduliuote būdo principinė schema;
Fig. 5a pavaizduota siūlomu būdu pagaminti priauginti Ominiai kontaktai, kurie sujungti laidžių didelio laidumo 2D elektronų dujų kanalu;
Fig.5b pavaizduota ominių kontaktų TLM charakteristikos. Tai išmatuota dviejų ominių kontaktų sujungtų didelio laidumo 2D elektronų dujų kanalu suminės varžos, R, priklausomybė nuo atstumo tarp kontaktų, d;
Fig. 6a pavaizduota elektrinė schema, pagal kurią sujungti tarpusavyje siūlomu būdu suformuoti diodas, tranzistorius, induktyvumas ir varža;
Fig. 6b pavaizduotas schemos, kuri parodyta Fig. 6a, išpildymas naudojant siūlomu būdu pagamintus įgilintus bei priaugintus elektrinius kontaktus bei elektronikos elementus.
Išradimo realizavimo aprašymas
Puslaidininkinių sluoksnių heterostruktūra, pavaizduota Fig.1a, susideda iš padėklo 1, nukleacijos sluoksnio 2, buferinio sluoksnio 3, buferinio sluoksnio 4, aukšto laidumo 2D elektronų dujų srities, kuri susidaro buferinio sluoksnio viršuje, išskirta kaip atskiras sluoksnis 5, nebūtino tarpinio sluoksnio 6, barjerinio sluoksnio 7, nebūtino jtempius mažinančio ir paviršines būsenas pasyvuojančio sluoksnio 8, padengiama S1O2/AIN apsauginiu sluoksniu 9, pavaizduota Fig. 1 b.
Padėklas 1 yra sudarytas iš SiC, safyro ar kitos medžiagos, tinkamos lll-N puslaidininkių sluoksnių auginimui. Nukleacijos sluoksnis 2 yra žemoje temperatūroje užaugintas GaN arba AIN arba sluoksnis arba kitos medžiagos sluoksnis, kuris užtikrina geresnį suderinamumą tarp padėklo ir sekančių sluoksnių gardelės struktūros. Buferinis sluoksnis 3 gali būti anglimi legiruotas GaN arba geležimi legiruotas GaN. Buferinis sluoksnis 4 gali būti sudarytas iš savaime legiruoto GaN. Nebūtinas tarpinės sluoksnis 6 gali būti sudaryta iš AIN arba AIGaN su didesne aliuminio dalimi nei barjeriniame sluoksnyje. Barjerinis sluoksnis 7 gali būti sudarytas iš AIGaN arba AllnN arba AIGalnN. Didelio laidumo 2DEG kanalas, pažymėtas kaip sluoksnis 5, susidarantis buferinio ir barjerinio sluoksnių heterosandūroje. Įtempius mažinantis ir paviršines būsenas pasyvuojantis sluoksnis 8 gali būti sudarytas iš GaN, SiN ar kitos medžiagos vieno ar kelių sluoksnių, kurie užauginami in situ kartu su lll-N puslaidininkių sluoksniais. Suformuota puslaidininkinių sluoksnių heterostruktūra padengiama apsauginiu sluoksniu 9, pavyzdžiui S1O2/AIN, suformuojant ruošinį 10, pavaizduotą Fig. 1b.
Ruošinys 10 yra patalpinamas į kamerą 11, pavaizduota Fig.4, kurioje sudaroma apsauginių dujų atmosfera arba iš kurios yra išsiurbiamas oras. Apsauginės dujos lazerio spinduliuotės panaudojimo metu yra azotas arba argonas, dujų slėgis viena atmosfera arba didesnis.
Lazerinio spinduliuotės šaltinio 12 generuojama kryptinga spinduliuotė 13 yra nukreipiama į kamerą 11. Vienoje kameros 11 sienelėje yra skaidrios lazerinei spinduliuotei medžiagos langas 14, pro kurį lazerinė spinduliuotė patenka į kamerą 11. Lazerinės spinduliuotės impulso energija gali būti valdoma ateniuatoriumi, sudarytu iš fazinės pusės bangos ilgio plokštelės 15 ir atspindinčių plonų plėvelių Briusterio kampo poliarizatorių 16 ir 17, vietoje kurių gali būti naudojamas kito tipo poliarizatorius. Nepanaudojama lazerinė spinduliuotė nukreipiama į gaudyklę 18. Lazerinė spinduliuotė nukreipiama į kamerą naudojant veidrodžius su dielektrinėmis dangomis 19. Lazerinės spinduliuotės pluošto skersmuo valdomas teleskopu, sudarytu iš sklaidomojo lęšio 20 ir glaudžiamojo lęšio 21. Pluošto skersmens valdymas teleskopu nėra būtinas. Pluoštas objektyvu 22 fokusuojamas į ruošinio 10 paviršių.
Skaidrus lazerinei spinduliuotei langas 14 gali būti pagamintas iš optinio stiklo, lydyto kvarco ar kitos naudojamai spinduliuotei skaidrios medžiagos, tinkamos praleisti lazerinę spinduliuotę. Langas gali būti padengtas dielektrinėmis dangomis, mažinančiomis lazerinės spinduliuotės atspindį nuo lango paviršių.
Lazerinė spinduliuotė yra impulsinio lazerio, kurio impulso trukmė yra tarp 15 pikosekundžių ir 200 femtosekundžių spinduliuotė. Lazerinės spinduliuotės bangos ilgis yra tarp 1020 nanometrų ir 330 nanometrų, o lazerio impulsų pasikartojimo dažnis 0.1-1.0 MHz.
Įdubų kontaktams formavimo lazerio spinduliuote būdo principinė schema yra pavaizduota Fig. 4.
Kamera 11 su joje esančiu ruošiniu 10 gali būti perslenkama lazerinės spinduliuotės pluošto 13 atžvilgiu, taip suformuojant puslaidininkių sluoksnių heterostruktūroje norimos formos įdubimą 23, 24, 25. Įdubimas gali siekti buferinį nelegiruoto GaN sluoksnį 4 arba į jį įsiterpti arba gali siekti arba įsiterpti į kitus heterostruktūros sluoksnius, pavyzdžiui, barjerinį sluoksnį 7. Įdubimo gylis pasirenkamas pagal tai, kokio tipo elektrinis kontaktas formuojamas lazerinio mikroapdirbimo būdu, ir gali būti keičiamas parenkant lazerinės spinduliuotės energijos tankį apdirbamame paviršiuje, lazerinės spinduliuotės fokusuoto pluošto dėmių persiklojimą, pakartojimų skaičių. Įdubimo plotis gali būti keičiamas parenkant lazerinės spinduliuotės energijos tankį apdirbamame paviršiuje, lazerinės spinduliuotės fokusuoto pluošto dėmių persiklojimą, proceso pakartojimų skaičių, kameros 11 su joje esančio ruošinio 10 perslinkimo lazerinės spinduliuotės pluošto 13 atžvilgiu būdą. Pavyzdžiui, 500 nanometrų gylio ir 0,01 milimetro pločio kanalas gali būti suformuojamas naudojant lazerinę spinduliuotę, kurios bangos ilgis yra 515 nanometrų, impulso trukmė yra 300 femtosekundžių, lazerio spinduliuotė yra sufokusuota taip, kad puslaidininkio heterostruktūros paviršiuje spinduliuotės energijos tankis yra 0,4 J/cm2, fokusuoto lazerinės spinduliuotės pluošto dėmių persiklojimas yra 80 procentų, procesas yra pakartojamas 2 kartus, procesas yra atliekamas 2 atmosferų azoto dujų aplinkoje.
Fig.1a - Fig.lg pavaizduotas priaugintų ominių kontaktų gamybos būdas. Lazerine spinduliuote 13 tiesiogiai per apsauginį sluoksnį 9 suformuojama įduba priaugintam ominiam kontaktui 23. MOCVD būdu arba MOVPE būdu arba MBE būdu užauginamas n-tipo donorinėmis priemaišomis legiruotas lll-N puslaidininkio sluoksnis 26, toks kaip, pavyzdžiui, n-tipo kintančios sudėties InGaN puslaidininkio sluoksnis, (Fig.1d). Užgarinamas metalo sluoksnis 27, (Fig.le). Selektyvaus cheminio ėsdinimo būdu pašalinamas S1O2 apsauginis sluoksnis 9, kartu pašalinant perteklinę dalį donorinėmis priemaišomis legiruoto lll-N puslaidininkio sluoksnio 26 ir perteklinę dalį metalo 27, (Fig.1t), taip suformuojant priaugintą ominį kontaktą 28, (Fig. 1 g). Metalo sluoksnis 27 gali susidėti iš Ti arba Ni sluoksnio, kurio viršuje dar gali būti Au, Al, Ni, Mo arba kitų tinkamų savybių metalų sluoksniai. Kontaktas gali būti neatkaitinamas arba atkaitinimas naudojant įprastai ominių kontaktų atkaitinimui taikomą būdą, pavyzdžiui, spartaus terminio atkaitinimas žemesnėje, nei 900 °C temperatūroje, azoto dujų aplinkoje.
Fig.2a-Fig2e pavaizduotas įgilintų ominių ir įgilintų Šotki kontaktų gamybos būdas.
Puslaidininkio sluoksnių heterostruktūra, (Fig.2a), susideda iš padėklo 1, nukleacijos sluoksnio 2, buferinio sluoksnio 3, buferinio sluoksnio 4, 2D elektronų dujų sluoksnio 5, nebūtino tarpinės sluoksnio 6, barjerinio sluoksnio 7, nebūtino įtempius mažinančio ir paviršines būsenas pasyvuojančio sluoksnio 8, padengiama SiCh/AIN apsauginiu sluoksniu 9, (Fig.2b).
Lazerine spinduliuote suformuojama įduba įgilintam ominiam kontaktui, įgilintam Šotki kontaktui, atitinkamai 24 ir 25, (Fig.2c). Lazerine spinduliuote suformuotose įdubose užgarinamas metalo sluoksnis, taip suformuojant įgilintą ominį 29 ir Šotki 30 kontaktus, (Fig.2d). Užgarinant įgilintą ominį kontaktą 29 naudojami Ti arba Ni metalas, kurio viršuje dar gali būti Au, Al, Ni, Mo arba kitų tinkamų savybių metalų sluoksniai. Užgarinant įgilintą Šotki kontaktą 30 naudojama Ni arba Pd arba Pt arba Ti arba kiti tinkamų savybių metalai arba jų lydiniai. Selektyvaus cheminio ėsdinimo būdu pašalinama S1O2/AIN kaukė 9, (Fig.2e). Norint pagerinti ominio kontakto elektrinį laidumą, kontaktas gali būti atkabinamas, pavyzdžiui, spartaus terminio atkaitinimo būdu azoto dujų aplinkoje žemesnėje nei 900 °C temperatūroje.
Formuojami įgilinti kontaktai ir izoliuojantys elementai pasirinktinai gali būti ominiai kontaktai, Šotki-tipo kontaktai bei izoliuojančios sritys, kiekvienam kurių gamybos metu užduodama funkcinė charakteristika parinkus lazerinės spinduliuotės parametrus ir atitinkamus metalinius ar dielektrinius užpildus. Gamybos metu kiekvienas elektronikos komponentas izoliuojamas ir (arba) sujungiamas su kitais komponentais pagal užduotą schemą.
Fig. 3 pavaizduota puslaidininkio prietaiso struktūra su priauginto ominio 28, įgilinto ominio 29, įgilinto Šotki 30 tipo kontaktais, izoliuojančiu kanalu 31. Toks prietaisas gali būti HEMT varža, diodas arba tranzistorius, kur panaudojamas didelio laidumo 2D elektronų dujų kanalas 5, susidarantis heterosandūros buferiniame sluoksnyje 4, arti ribos su barjeriniu sluoksniu 7. HEMT tranzistoriuje naudojamas vienas įgilintas Šotki kontaktas (užtūros elektrodas G) 30 ir du priauginti ominiai kontaktai 28 (ištakos elektrodas S ir santakos elektrodas D) arba vienas įgilintas Šotki kontaktas 30 (G) ir du įgilinti ominiai kontaktai 29 (S, D) arba vienas įgilintas Šotki kontaktas 30 (G) ir po vieną priaugintą 28 (S arba D) ir įgilintą 29 (D arba S) ominius kontaktus. Viename komponente kontaktų kiekis ir tipas gali būti kitoks, nei parodyta Fig. 3.
Fig. 5a pavaizduota siūlomu būdu pagaminti ominiai kontaktai ir jų TLM charakteristikos - varžos priklausomybės nuo atstumo tarp elektrodų (Fig. 5b ). Tai išmatuota dviejų ominių kontaktų sujungtų didelio laidumo 2D elektronų dujų kanalu suminės varžos, R, priklausomybė nuo atstumo tarp elektrodų, d.
Dviejų tipų ominiai kontaktai buvo pagaminti ant to paties lusto, ir tik siūlomu būdu pagamintuose kontaktuose lazeriu buvo papildomai suformuotos žiedo formos sritys, kurios matomos bandinio fotografijoje Fig 5a. Šiose žiedo formo įdubose buvo priaugintas n-tipo kintančios sudėties InGaN puslaidininkis, vėliau padengtas Ti/AI/Ni/Au lydinio medžiaga, galiausiai atkaitintas spartaus terminio atkaitinimo būdu azoto dujų aplinkoje apie 850°C temperatūroje, kartu su įprastiniu būdu suformuotais nejgilintais ominiais kontaktais.
Linija su pilnaviduriais trikampiais rodo TLM charakteristiką bandinio su įprastiniu būdu pagamintais neįgilintais ominiais kontaktais, kuriems nustatyta kontaktinė varža Rc = 5.1 Qxmm. Linija su pilnaviduriais kvadratais ir linija su apskritimais rodo TLM charakteristikas dviejų atskirų bandinių su siūlomu būdu pagamintais priaugintais Ominiais kontaktais, kuriems nustatyta kontaktinė varža Rc = 1.8 Qxmm ir Rc = 1.0 Ωχιίίπί, atitinkamai. Siūlomu nauju būdu pagamintų laidžių elektrinių kontaktų kontaktinė varža yra 2-5 kartus mažesnė, nei įprastiniu būdu pagamintų neįgilintų kontaktų varža.
Fig. 6a pavaizduota elektrinė schema, pagal kurią sujungti tarpusavyje siūlomu būdu suformuoti diodas (32), tranzistorius (33), induktyvumas (34), varža (35), įėjimo kontaktas (36), išėjimo kontaktas (37), valdymo kontaktas (38) (Fig. 6b).

Claims (9)

  1. Įgilintų elektronikos elementų formavimo būdas, kur įgilinti elektronikos elementai pasirinktinai gali būti įgilinti elektriniai kontaktai, ir (arba) jungtys ir (arba) elektronikos komponentai, formuojami III-N grupės puslaidininkinių sluoksnių heterostruktūroje, kur sluoksnių sudėtys parinktos taip, kad heterosandūros buferiniame sluoksnyje (4) prie ribos su III-N barjeriniu sluoksniu sudaromas didelio laidumo dvimačių elektronų dujų (2DEG) kanalas (5), ir minėtos heterostruktūros srityse, kuriose numatoma formuoti minėtus įgilintus elementus, yra atitinkamai suformuojamos įdubos, panaudojant lazerinę spinduliuotę, kurias užpildo medžiagomis, skirtomis pasirinktiems elementams formuoti, b e s i s k i r i a n t i s tuo, kad būdas apima šiuos etapus: a) ant padėklo (1) užaugintos minėtos III-N puslaidininkinių sluoksnių eterostruktūros paviršių padengia bent vienu apsauginiu sluoksniu (9), suformuojant ruošinį (10), b) paruoštą etape a) ruošinį (10) patalpina į kamerą (11), kurioje sukuria vakuumą arba užpildo inertinėmis arba apsauginėmis dujomis, kur kamera turi skaidrų langelį (14), skirtą lazerinei spinduliuotei (13) praeiti, c) formuoja įdubą atskirai kiekvienam kontaktui ir (arba) jungčiai, ir (arba) elektronikos komponentui, tam per kameros (11) skaidrų langelį (14) į ruošinį (10), nukreipia pasirinktų parametrų sufokusuotą ultratrumpųjų impulsų lazerio spinduliuotę (13), kuri formuojamos įdubos srityje pašalina apsauginį sluoksnį (9) ir heterostruktūros sluoksnių numatytą medžiagos storį, suformuojant pasirinkto gylio įdubą (23, 24, 25) minėtoje heterostruktūroje, d) ruošinį (10) ir sufokusuotą lazerinės spinduliuotės pluoštą (13) valdomai perkelia vienas kito atžvilgiu, ir po perkėlimo į numatytą kitai įdubai formuoti vietą, nukreipia analogiškai etapui c) sufokusuotą lazerio spinduliuotę (13), taip suformuojant norimos formos ir gylio kitą įdubą (23, 24, 25) ir (arba) norimą skaičių skirtingų arba vienodų matmenų kitų įdubų, atitinkamai pasirenkant lazerinės spinduliuotės parametrus, e) suformuotas etapuose c) arba d) įdubas, užpildo pasirinktinai legiruotu III-N puslaidininkių sluoksniu (26) ir (arba) metalų junginiais, suformuojant atitinkamai įgilintą elektriškai laidų (28, 29) ir (arba) elektriškai pusiau laidų kontaktą (30) ir (arba) jungtį (28, 29, 30), ir (arba) elektronikos komponentą (32, 33, 34, 35, 36, 37, 38), kurį sudaro sritis, kur yra didelio laidumo 2DEG kanalas (5), ir (arba) laidūs elektriniai kontaktai (28, 29) ir (arba) elektriškai pusiau laidūs kontaktai (30) ir (arba) jungtys (28, 29, 30). f) suformavus visus numatytus įgilintus kontaktus ir (arba) jungtis ir (arba) komponentus pašalina likusį apsauginį sluoksnį (9), g) įgilintus elektriškai laidžius kontaktus ir jungtis ir elektronikos komponentus atkaitina greito atkaitinimo būdu iki optimalios temperatūros inertinių dujų aplinkoje iki sumažėja metalas – didelio laidumo 2DEG kanalas (5) kontaktinė varža, h) suformavus įgilintus elektrinius kontaktus ir (arba) jungtis ir (arba) elektronikos komponentus, formuoja įgilintus izoliacinius elementus, reikalingus suformuotiems etape g) elementams atskirti ir (arba) izoliuoti.
  2. Būdas pagal 1 punktą, b e s i s k i r i a n t i s tuo, kad izoliacinių elementų formavimas etape h) apima šiuos žingsnius: - formuoja įdubą atskirai kiekvienam izoliaciniam elementui, tam per kameros skaidrų langelį (14) į ruošinį (10), nukreipia pasirinktų parametrų sufokusuotą ultratrumpųjų impulsų lazerio spinduliuotę (13), kuri formuojamos įdubos srityje pašalina heterosandūros sluoksnius, dėl kurių susidaro didelio laidumo 2DEG kanalas (5), - ruošinį (10) ir sufokusuotą lazerinės spinduliuotės pluoštą (13) valdomai perkelia vienas kito atžvilgiu, ir po perkėlimo į numatytą kitai įdubai formuoti vietą, nukreipia sufokusuotą lazerio spinduliuotę (13), taip suformuojant norimos formos ir gylio įdubą (31) ir (arba) norimą skaičių skirtingų arba vienodų matmenų kitas įdubas, atitinkamai pasirenkant lazerinės spinduliuotės parametrus, - suformuotas įdubas (31), užpildo dielektriko medžiagos sluoksniais, suformuojant nelaidžius elementus ir (arba) sritis.
  3. Būdas pagal bet kurį iš 1–2 punktų, b e s i s k i r i a n t i s tuo, kad minėtoms įduboms ruošinyje (10) formuoti, naudoja ultratrumpųjų impulsų lazerį (12), kurio impulso trukmė yra tarp 15 pikosekundžių ir 200 femtosekundžių.
  4. Būdas pagal bet kurį iš 1–3 punktų, b e s i s k i r i a n t i s tuo, kad lazerinės spinduliuotės bangos ilgis yra tarp 1020 nanometrų ir 330 nanometrų, o ruošinys (10) paveikiamas mažos vidutinės galios didelio (0.1–1.0 MHz) impulsų pasikartojimo dažnio impulsinio lazerio spinduliuote (13).
  5. Būdas pagal bet kurį iš 1–4 punktų, b e s i s k i r i a n t i s tuo, kad inertinės arba apsauginės dujos, kuriomis užpildo kamerą (11), skirtą minėtoms įduboms formuoti, yra argonas arba azotas
  6. Būdas pagal bet kurį iš 1–5 punktų, b e s i s k i r i a n t i s tuo, kad elektronikos komponentas pasirinktinai gali būti tranzistorius (33) arba diodas (32), arba rezistorius (35), arba induktyvumas (34) arba puslaidininkinis įtaisas, susidedantis pasirinktinai iš tranzistorių, diodų, rezistorių ar induktyvumų, sujungtų pagal pasirinktą schemą.
  7. Būdas pagal bet kurį iš 1–6 punktų, b e s i s k i r i a n t i s tuo, kad formuojami įgilinti kontaktai ir izoliuojantys elementai pasirinktinai gali būti ominiai kontaktai (28, 29), Šotki-tipo kontaktai (30) bei izoliuojančios sritys (31), kiekvienam kurių gamybos metu užduodama funkcinė charakteristika parinkus lazerinės spinduliuotės (13) parametrus ir atitinkamus metalinius ir dielektrinius užpildus.
  8. Būdas pagal bet kurį iš 1–7 punktų, b e s i s k i r i a n t i s tuo, kad gamybos metu kiekvienas minėtas komponentas izoliuojamas ir (arba) sujungiamas su kitais komponentais pagal užduotą schemą.
  9. Būdas pagal bet kurį iš 1–8 punktų, b e s i s k i r i a n t i s tuo, kad likusį apsauginį sluoksnį (9) pašalina selektyvaus cheminio ėsdinimo būdu.
LT2020553A 2020-09-29 2020-09-29 Įgilintų elektronikos elementų formavimo būdas LT6909B (lt)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
LT2020553A LT6909B (lt) 2020-09-29 2020-09-29 Įgilintų elektronikos elementų formavimo būdas
EP21183785.1A EP3975224B1 (en) 2020-09-29 2021-07-05 Method for fabrication of recessed electrical elements

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
LT2020553A LT6909B (lt) 2020-09-29 2020-09-29 Įgilintų elektronikos elementų formavimo būdas

Publications (2)

Publication Number Publication Date
LT2020553A LT2020553A (lt) 2022-04-11
LT6909B true LT6909B (lt) 2022-04-25

Family

ID=74130291

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
LT2020553A LT6909B (lt) 2020-09-29 2020-09-29 Įgilintų elektronikos elementų formavimo būdas

Country Status (2)

Country Link
EP (1) EP3975224B1 (lt)
LT (1) LT6909B (lt)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7432142B2 (en) * 2004-05-20 2008-10-07 Cree, Inc. Methods of fabricating nitride-based transistors having regrown ohmic contact regions
DE102013201298A1 (de) * 2013-01-28 2014-07-31 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines Halbleiterbauelements
US20160225889A1 (en) * 2013-10-18 2016-08-04 Furukawa Electric Co., Ltd. Nitride semiconductor device, production method thereof, diode, and field effect transistor

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10388753B1 (en) 2017-03-31 2019-08-20 National Technology & Engineering Solutions Of Sandia, Llc Regrowth method for fabricating wide-bandgap transistors, and devices made thereby

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7432142B2 (en) * 2004-05-20 2008-10-07 Cree, Inc. Methods of fabricating nitride-based transistors having regrown ohmic contact regions
DE102013201298A1 (de) * 2013-01-28 2014-07-31 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines Halbleiterbauelements
US20160225889A1 (en) * 2013-10-18 2016-08-04 Furukawa Electric Co., Ltd. Nitride semiconductor device, production method thereof, diode, and field effect transistor

Also Published As

Publication number Publication date
LT2020553A (lt) 2022-04-11
EP3975224A1 (en) 2022-03-30
EP3975224B1 (en) 2022-11-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5272108A (en) Method of manufacturing gallium nitride semiconductor light-emitting device
EP1798762B1 (en) Method of forming semiconductor devices including implanted regions and protective layers
US6573161B1 (en) Thin film semiconductor device fabrication process
TWI424588B (zh) Semiconductor light emitting device manufacturing method
US8110417B2 (en) Method of forming pattern on group III nitride semiconductor substrate and method of manufacturing group III nitride semiconductor light emitting device
JP7024433B2 (ja) 不純物導入装置、不純物導入方法及び炭化ケイ素半導体装置の製造方法
CN108565283A (zh) GaN基T型栅高频器件及其制备方法和应用
CN1937271B (zh) 氮化物类半导体元件的制造方法
EP1717872A2 (en) Method of producing nitride layer and method of fabricating vertical semiconductor light emitting device
KR20130108001A (ko) Ⅲ족 질화물 이종 접합 구조 소자의 선택적 저온 오믹 콘택 형성 방법
TWI676293B (zh) 半導體裝置及其製造方法
US20230352558A1 (en) High electron mobility transistor, preparation method, and power amplifier/switch
CN111463326A (zh) 半导体器件及其制备方法
CN210897292U (zh) 氮化镓外延层及半导体器件
KR100982993B1 (ko) Ⅲ족 질화물 반도체의 표면 처리 방법, ⅲ족 질화물 반도체및 그의 제조 방법 및 ⅲ족 질화물 반도체 구조물
LT6909B (lt) Įgilintų elektronikos elementų formavimo būdas
CN115498034B (zh) 一种GaN HEMT器件及其制备方法
US10790143B1 (en) Semiconductor structure, high electron mobility transistor, and method for fabricating semiconductor structure
JPH04233277A (ja) 立方晶窒化ホウ素の層を有するトランジスター
CN112018177A (zh) 全垂直型Si基GaN UMOSFET功率器件及其制备方法
JP7374907B2 (ja) 半導体製造方法及び半導体製造装置
KR102615808B1 (ko) 그룹3족 질화물 반도체 템플릿 제조 방법 및 이에 따라 제조된 반도체 템플릿
CN117747421B (zh) 欧姆接触结构及其制备方法、GaN HEMT器件
TWI706466B (zh) 一種薄膜元件的製造方法
CN101375416B (zh) Iii族氮化物半导体发光器件及其制造方法

Legal Events

Date Code Title Description
BB1A Patent application published

Effective date: 20220411

FG9A Patent granted

Effective date: 20220425