III族氮化物器件以及制造用于III族氮化物基器件的欧姆接触部的方法技术

本发明专利技术公开了III族氮化物器件以及制造用于III族氮化物基器件的欧姆接触部的方法。在实施例中，一种III族氮化物器件包括多层III族氮化物结构以及第一欧姆接触部，所述第一欧姆接触部被布置在多层III族氮化物器件结构上并且形成与多层III族氮化物器件结构的欧姆接触部。所述第一欧姆接触部包括：具有导电表面的基底部分，所述导电表面包括外围部分和中央部分，所述外围部分和中央部分大体上共面并且具有不同的组成；被定位在导电表面的中央部分上的导电通孔以及被定位在导电通孔上的接触焊盘。

Group III nitride devices and methods of manufacturing ohmic contacts for group III nitride based devices

【技术实现步骤摘要】
III族氮化物器件以及制造用于III族氮化物基器件的欧姆接触部的方法
本专利技术涉及III族氮化物器件以及制造用于III族氮化物基器件的欧姆接触部的方法。
技术介绍
至今为止，典型地利用硅（Si）半导体材料来制造在功率电子应用中所使用的晶体管。用于功率应用的常见晶体管器件包括SiCoolMOS®、Si功率MOSFET、以及Si绝缘栅双极型晶体管（IGBT）。更新近地，已经考虑碳化硅（SiC）功率器件。III族氮化物半导体器件、诸如氮化镓（GaN）器件现在正新兴作为用于承载大电流、支持高电压、以及提供非常低的导通电阻和快速开关时间的有吸引力的候选物。然而，对III族氮化物基器件的另外的改进是合期望的。
技术实现思路
在实施例中，一种III族氮化物器件包括多层III族氮化物结构以及第一欧姆接触部，所述第一欧姆接触部被布置在多层III族氮化物器件结构上并且形成与多层III族氮化物器件结构的欧姆接触部。所述第一欧姆接触部包括具有导电表面的基底部分，所述导电表面包括外围部分和中央部分，所述外围部分和中央部分大体上共面并且具有不同的组成。所述第一欧姆接触部此外包括被定位在导电表面的中央部分上的导电通孔以及被定位在导电通孔上的接触焊盘。在实施例中，一种制造用于III族氮化物基器件的欧姆接触部的方法包括将金属层沉积到被定位在III族氮化物层上的介电层上以及介电层中的开口中，并且形成经平面化的表面。通过如下来形成经平面化的表面：使所述金属层结构化以形成T形接触部，所述T形接触部具有被定位在开口中的垂直部分以及被定位在介电层上的水平部分，其中介电层的区被暴露以限定T形接触部的水平部分的横向伸展，在所述金属层与III族氮化物层之间形成欧姆接触部，将停止层沉积到T形接触部的外表面上以及介电层的所暴露的部分上，逐步地移除T形接触部的水平部分并且形成与被定位在介电层上的停止层大体上共面的导电表面，以及移除停止层以产生经平面化的表面。所述经平面化的表面包括介电层以及导电表面的材料。本领域技术人员在阅读以下详细描述时并且在查看附图时将认识到附加的特征和优点。附图说明附图的元素相对于彼此不一定按比例。同样的参考标号标明对应的类似部分。各种所说明的实施例的特征可以被组合，除非它们排斥彼此。示例性实施例在附图中被描绘并且在随后的描述中被详述。图1图示了根据实施例的III族氮化物基器件的示意性横截面视图。图2，其包括图2A至2H，图示了制造用于III族氮化物基器件的欧姆接触部的方法。图3图示了用于制造III族氮化物基器件的欧姆接触部的方法的流程图。图4图示了根据实施例的III族氮化物基器件的示意性横截面视图。具体实施方式在以下详细描述中，参考了附图，所述附图形成本文的一部分，并且其中作为图示而示出了其中可以实践本专利技术的特定实施例。在这方面，方向性术语、诸如“顶部”、“底部”、“前方”、“背部”、“领先”、“拖尾”等等参考正被描述的（多幅）图的定向而被使用。因为实施例的组件可以用许多不同的定向而被定位，所以方向性术语用于说明的目的，并且决不是限制性的。要理解的是，可以利用其它实施例，并且可以做出结构性或逻辑改变而不偏离本专利技术的范围。对其的以下详细描述不要以限制性意义被理解，并且本专利技术的范围由所附权利要求来限定。将在以下解释多个示例性实施例。在该情况中，通过各图中相同或相似的参考符号来标识相同的结构特征。在本描述的上下文中，“横向”或“横向方向”应当被理解为意指一般与半导体材料或半导体载体的横向伸展平行地延伸的方向或伸展。横向方向因而一般与这些表面或侧边平行地延伸。与其相比之下，术语“垂直”或“垂直方向”被理解为意指一般与这些表面或侧边并且因而与横向方向垂直地延伸的方向。垂直方向因此在半导体材料或半导体载体的厚度方向上延伸。如在本说明书中所采用的，当诸如层、区或衬底之类的元素被称为处于另一元素“上”或延伸“到另一元素上”的时候，它可以直接在该另一元素上或直接延伸到该另一元素上，或还可以存在居间元素。相比之下，当元素被称为“直接在另一元素上”或“直接延伸到另一元素上”的时候，没有任何居间元素存在。如在本说明书中所采用的，当一元素被称为“被连接”或“被耦合”到另一元素的时候，它可以直接被连接或耦合到所述另一元素，或可存在居间元素。相比之下，当元素被称为“被直接连接”或“被直接耦合”到另一元素的时候，没有任何居间元素存在。如本文中所使用的，短语“III族氮化物”是指包括氮（N）和至少一个III族元素的化合物半导体，所述III族元素包括铝（Al）、镓（Ga）、铟（In）和硼（B），并且包括但不限于任何其合金，诸如例如氮化铝镓（AlxGa(1-x)N）、氮化铟镓（InyGa(1-y)N）、氮化铝铟镓（AlxInyGa(1-x-y)N）、砷磷氮化镓（GaAsaPbN(1-a-b)）、以及砷磷氮化铝铟镓（AlxInyGa(1-x-y)AsaPbN(1-a-b)）。氮化铝镓和AlGaN是指通过公式AlxGa(1-x)N、其中0＜x＜1所描述的合金。公开了用于制造用于III族氮化物基器件、诸如晶体管器件的欧姆接触部的方法，其使得能够制造具有短栅极长度Lg、例如Lg≤250nm以及经优化的反馈电容Cgd的器件。这样的短栅极长度对于需要在50GHz到150GHz范围中的高转变频率fT的射频应用晶体管而言是有用的。这样的短栅极长度可以通过使用高精度的图案化来被实现，对于所述高精度的图案化而言需要具有薄光致抗蚀剂流的光刻过程。然而，这样的光致抗蚀剂的处理对于晶圆上的地形台阶是高度敏感的，所述地形台阶诸如由源极和漏极接触部的欧姆金属所创建的台阶，其通常在栅极结构之前被制造。本公开内容描述了欧姆金属化概念，其不由于对源极和漏极接触部的欧姆金属堆叠的RIE（反应离子蚀刻）图案化而留下诸如垂直台阶之类的任何地形台阶，使得能够应用光刻来形成较短的栅极长度并且将栅极定位得更靠近于源极接触部以减小RDSON。所述方法可以通过使用200mmCMOS生产线的工艺能力来被实施，并且因此在具有至少200mm的直径的晶圆上成本有效。根据本公开内容，欧姆接触部——第一途径被用于制造III族氮化物基器件，特别是诸如HEMT（高电子迁移率晶体管）之类的晶体管器件。在实施例中，所述方法在晶圆上被实施——所述晶圆可以具有6英寸或更多的直径——并且包括在制造栅极结构之前使欧姆金属平面化。可以通过如下来形成欧姆金属：在III族氮化物钝化中打开一窗口，沉积欧姆金属堆叠，使所述欧姆金属堆叠结构化，以及应用欧姆金属退火步骤来使欧姆金属合金化。所述欧姆金属可以通过如下来被平面化：在晶圆的前侧上沉积CMP（化学机械抛光）停止层，在经结构化的欧姆金属上使用化学机械抛光来产生经平面化的表面，并且然后剥离停止层的剩余部分。经平面化的表面可以用于进一步处理所述器件，例如通过使用光刻来形成栅极，而没有在下面的地形影响光刻过程的准确性。该途径的优点包括使得能够实现低的栅极到源极距离以增强器件性能，并且改本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.制造用于III族氮化物基器件的欧姆接触部的方法，包括：/n将金属层沉积到被定位在III族氮化物层上的介电层上以及介电层中的开口中；/n通过如下来形成经平面化的表面：/n使所述金属层结构化以形成T形接触部，所述T形接触部具有被定位在开口中的垂直部分以及被定位在介电层上的水平部分，其中介电层的区被暴露以限定所述T形接触部的水平部分的横向伸展；/n在所述金属层与III族氮化物层之间形成欧姆接触部；/n将停止层沉积到所述T形接触部的外表面上以及介电层的所暴露的部分上；/n逐步地移除所述T形接触部的水平部分并且形成与被定位在介电层上的停止层大体上共面的导电表面；/n移除停止层以产生经平面化的表面，所述经平面化的表面包括介电层以及导电表面的材料。/n

【技术特征摘要】
20181128 EP 18208960.71.制造用于III族氮化物基器件的欧姆接触部的方法，包括：
将金属层沉积到被定位在III族氮化物层上的介电层上以及介电层中的开口中；
通过如下来形成经平面化的表面：
使所述金属层结构化以形成T形接触部，所述T形接触部具有被定位在开口中的垂直部分以及被定位在介电层上的水平部分，其中介电层的区被暴露以限定所述T形接触部的水平部分的横向伸展；
在所述金属层与III族氮化物层之间形成欧姆接触部；
将停止层沉积到所述T形接触部的外表面上以及介电层的所暴露的部分上；
逐步地移除所述T形接触部的水平部分并且形成与被定位在介电层上的停止层大体上共面的导电表面；
移除停止层以产生经平面化的表面，所述经平面化的表面包括介电层以及导电表面的材料。


2.根据权利要求1所述的方法，其中使金属层结构化包括：
在金属层上形成光致抗蚀剂层；
使光致抗蚀剂层结构化；
移除从光致抗蚀剂层所暴露的金属层的部分以暴露介电层的区；
移除光致抗蚀剂层。


3.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，其中逐步地移除T形接触部的水平部分包括化学机械抛光。


4.根据权利要求1至3中之一所述的方法，其中所述金属层包括多层金属结构，其中所述多层金属结构的最外层是导电阻挡层，其中所述导电表面具有中央部分和外围部分，所述中央部分包括导电阻挡层，所述外围部分包括欧姆接触材料。


5.根据权利要求4所述的方法，其中在逐步移除了水平部分之后，停止层被布置在中央部分上，并且从停止层暴露外围区。


6.根据权利要求4或权利要求5所述的方法，其中所述导电阻挡层是TiN，并且欧姆接触材料包括铝或铝铜或钛铝合金。


7.根据权利要求1至6中之一所述的方法，此外包括：
在介电层上形成光致抗蚀剂层；
在光致抗蚀剂层中形成开口；
移除在光致抗蚀剂层中的开口中所暴露的介电层，以及暴露III族氮化物层以在介电层中形成开口；
移除光致抗蚀剂层。


8.根据权利要求1至7中之一所述的方法，此外包括在经平面化的表面上形成另外的介电层。


9.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：A比尔纳，J罗波尔，
申请(专利权)人：英飞凌科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE