一种适用于铜制程的半导体装置，包含本体及至少一组电极结构，本体以氮化镓系半导体为主要材料构成，电极结构与外部电路电连接并包括形成于本体上且与本体欧姆接触的欧姆接触层、形成于欧姆接触层上的抑制层及形成于抑制层上且以铜为主成份的导线层，构成欧姆接触层的材料选自钛、铝、镍及至少包含上述元素中的一种的合金，构成抑制层的材料选自钛、钨、氮及以其中的至少一种为主成份构成的材料。本发明专利技术以欧姆接触层及抑制层搭配本体以阻挡导线层中的铜扩散进入本体中，而维持稳定的电特性及可靠度。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种半导体装置，特别是涉及ー种适用于铜制程的半导体装置。
技术介绍
在目前以高电子迁移率晶体管等电元件为主的集成电路制造领域中，由于金(Au)与铝(Al)的导电性佳，因此金与铝通常作为电连接集成电路中各电元件而为各电元件中的电极结构的主要部分。其中，金虽然导电性与导热性佳，但产量相对铝等其他金属的产量显得非常稀有因此价格高，只有降低使用金的比例才可有效地降低所制造出的集成电路的成本；而铝虽然便宜，但是电阻值及导热性不够优良，在集成电路自微米尺寸趋向纳米尺寸而日渐需要轻、薄、短、小的时代中，若未来在小尺寸的产品上继续使用铝，必会造成产品过热或是耗电量过高而使产品提早老化或是电池蓄航力不足。因此，发展较金或铝更适合作为连接集成电路中各电元件的电极结构材料一直是本领域的研究目的。 近年来，研究人员与业界发现铜的导电性高、导热性佳且价格不贵，在成本及电特性的皆需兼顾的考量下，铜适合作为电极结构的主成份，因此，在高电子迁移率晶体管为主要电元件的集成电路领域中，导入铜制程是继续发展的目标。參阅图1，目前尝试发展铜制程的以氮化镓作为主要半导体材料的半导体装置，例如于高电子迁移率晶体管，包括一块基材111、ー个本体11、ー组栅极结构12及ニ组电极结构13。该本体11形成于该基材111上，且包括一层以氮化镓为主要成份的第一膜层112及ー层形成于该第一膜层112上并以氮化铝镓为主要成份的第二膜层113。该栅极结构12形成于该本体11的第二膜层113远离该第一膜层112的表面，并包括一层与该第二膜层113连结的导电材121。该导电材121通常是金属构成而可导电。所述电极结构13与该栅极结构12间隔地设置于该第二膜层113的表面，并包括一层欧姆接触层131及ー层导线层132，该欧姆接触层131是以钛、铝、镍为主的合金构成，该导线层132的主成份是铜，用以和例如导线等焊粘而与外部电路形成电连接。以电性结构而言，沟道(channel)是本体11中的第二膜层113的顶部，其中ー个电极结构13是漏极(drain),其中另ー个电极结构13是源极(source),而该栅极结构12是栅极(gate)。在理想状态下，当外部电路经由导线分别给予栅极及漏极电压，栅极对本体11及漏极对源极形成电压差，此时电流可自漏极经沟道往源极流动，供半导体装置正常动作。然而，由于铜的活性大，因此，该半导体装置的电极结构13在制作及/或经外部电路供电而动作吋，导线层132的铜原子会很容易通过欧姆接触层131且扩散进入该本体11的第一膜层112甚或是第二膜层113中，造成半导体装置电特性失常及可靠度不佳，因此，继续研究、改善以铜制程为主的高电子迁移率的半导体装置并提高其可靠度，是本领域研发人员的目标。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供ー种适用于铜制程并具有高可靠度的半导体装置。本专利技术适用于铜制程的半导体装置包含ー个本体及至少ー组电极结构。该本体以氮化镓系半导体为主要材料构成，该电极结构与该本体电连接并用于外部电路电连接并包括ー层形成于该本体上并与该本体形成欧姆接触的欧姆接触层、ー层形成于该欧姆接触层上的抑制层及ー层形成于该抑制层上且以铜为主成份的导线层，构成该欧姆接触层的材料选自钛、铝、镍及至少包含上述元素中的ー种的合金，构成该抑制层的材料选自钛、钨、氮化钛、氮化钨及以其中的一种组合为主成份构成的材料。本专利技术的目的及解决其技术问题还可采用下列技术措施进ー步实现。较佳地，该半导体装置包含ニ组电极结构及一组栅极结构，且该栅极结构包括一层形成于该本体上的导电材。 较佳地,该欧姆接触层的厚度是165nm 330nm,该抑制层的厚度是IOnm 30nm,该导线层由铜所构成，且厚度是50nm 150nm。较佳地，该本体包括一层以氮化镓为主成份的第一膜层及ー层以氮化铝镓为主成份且形成于该第一膜层上的第二膜层，该第二膜层与该电极结构的欧姆接触层连接并相欧姆接触。本专利技术的有益效果在于通过配合以氮化镓系半导体为主要材料构成的本体的电极结构的欧姆接触层与抑制层间相互搭配，阻挡电极结构的导线层中的铜在制程或是动作中扩散进入本体，以维持该半导体装置的可靠度。附图说明图I是剖视示意图，说明现有的半导体装置；图2是剖视示意图，说明本专利技术适用于铜制程的半导体装置的一个较佳实施例；图3是图2所示的半导体装置的传输线量测图。具体实施例方式下面结合附图及实施例对本专利技术进行详细说明。參阅图2，本专利技术适用于铜制程的半导体装置的较佳实施例包含一块基材211、一个本体21、ー组栅极结构22及ニ组电极结构23。该本体21设置于该基材211上，并包括ー层形成于该基材211上且以氮化镓(GaN)为主成份的第一膜层212及一层自该第一膜层212的顶面继续往上延伸的第二膜层213，该第二膜层213的主成份是氮化铝镓(AlGaN)，构成该本体21的氮化镓及氮化铝镓都是半导体材料，所以该本体21具备半导体性质。该栅极结构22形成于该本体21的第二膜层213顶面，由于该较佳实施例是高电子迁移率晶体管，该栅极结构22以包括ー层以导电材料构成并与该本体21的第二膜层213顶面连接的导电材221作说明。需说明的是，该栅极结构22也可视晶体管的种类微调型态，例如包括ー层以绝缘材料构成的介电材(图未不)及ー层以导电材料构成的导电材221,且该导电材221通过该介电材而与该本体21间隔。所述电极结构23同样地形成于该本体21的第二膜层213的顶面，且彼此间隔并分别与该栅极结构22成具有预定间距地相比邻，若以如图2的剖视示意图为例，排列顺序是“其中的ー组电极结构23-栅极结构22-其中的另ー组电极结构23”。每ー组电极结构23包括ー层连结于该第二膜层213顶面的欧姆接触层231、ー层形成于该欧姆接触层231远离该第二膜层213的表面抑制层232及ー层形成于该抑制层232中远离该第二膜层213的表面的导线层233。构成该欧姆接触层231的材料选自钛、铝、镍及至少包含上述元素中的一种的合金。在该较佳实施例中，该欧姆接触层231的材料是先将钛、铝及镍以溅镀或是蒸镀的方式自邻近而远离依序沉积在该第二膜层213的表面，再经高温退火后形成设置于该本体21的氮化铝镓表面的合金。当该欧姆接触层231的厚度太薄吋，电流于该欧姆接触层231本身无法顺利地流动，则电阻值会偏高，当该欧姆接触层231太厚吋，由于现实状况的金属无法成为理想导体的状态，仍无法达到低的电阻值，因此，较佳地，该欧姆接触层的厚度是165nm 330nm。该欧姆接触层231的作用在于形成低阻值的电流传导路径。构成该抑制层232的材料选自钛、氮化钛、钨、氮化钨及其中的ー种组合，在该较佳实施例中，是以钛作为该抑制层232，并可使用溅渡、蒸镀或化学气相沉积的方式将该抑 制层232形成于该欧姆接触层231表面。该导线层233连结于该抑制层232的表面，可与外界电连接而可接受外界所提供的电能，且达到导电性佳及确实与外界电连接的功用。该导线层233以铜为主成份。较佳地，该导线层233的厚度为50nm 150nm，而可配合该本体21、该欧姆接触层231及该抑制层232而具备较佳的电传输效率。以电性结构而言，该本体21、该栅极结构22及此ニ组电极结构23可构成半导体装置中具有高电子迁本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种适用于铜制程的半导体装置，包含一个以氮化镓系半导体为主要材料构成的本体及至少一组与该本体电连接并用于与外部电路电连接的电极结构；其特征在于，该电极结构包括一层形成于该本体上并与该本体形成欧姆接触的欧姆接触层、一层形成于该欧姆接触层上的抑制层及一层形成于该抑制层上且以铜为主成份的导线层，构成该欧姆接触层的材料选自钛、铝、镍及至少包含上述元素中的一种的合金，构成该抑制层的材料选自钛、钨、氮化钛、氮化钨及以其中的一种组合为主成份构成的材料。
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：张翼，张嘉华，林岳钦，陈宥纲，谢廷恩，
申请(专利权)人：财团法人交大思源基金会，
类型：发明
国别省市：
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