用于制造高电子迁移率晶体管器件的中间结构制造技术

本公开的实施例涉及用于制造高电子迁移率晶体管器件的中间结构。本公开涉及一种用于制造高电子迁移率晶体管(HEMT)器件的中间结构，包括：包含异质结构的半导体本体；所述异质结构上的底层；所述底层上的光刻胶层；完全延伸穿过所述光刻胶层和所述底层并进入所述异质结构中的开口，所述开口包括所述异质结构中的沟槽，并且所述开口在所述底层中比在所述光刻胶层中横向延伸得更远，使得所述光刻胶层包括延伸超过所述底层的突出部分；以及形成在所述沟槽中的欧姆接触。

【技术实现步骤摘要】
用于制造高电子迁移率晶体管器件的中间结构
本公开涉及用于制造高电子迁移率晶体管器件的中间结构，该晶体管具有高电子迁移率，被称为HEMT(HighElectronMobilityTransistor高电子迁移率晶体管)。特别地，本公开讨论用于无金的欧姆接触的自对齐过程，该过程可以被应用于例如HEMT器件的源极接触和漏极接触。
技术介绍
众所周知，HEMT器件包含异质结构，异质结构在两种不同材料的半导体之间具有界面，诸如氮化铝镓(AlGaN)和氮化镓(GaN)。当HEMT器件被适当偏置时，在该界面处诱导出二维电子气(2DEG)层。2DEG层代表具有高电荷密度的电子云，在电子云中电荷具有高迁移率。这些特性使得HEMT器件对射频(RF)应用并且在电力电子学中均具有吸引力。通常，HEMT器件包括用于源极和漏极端子的欧姆接触，该欧姆接触由金构成，以便能获得低接触和接入电阻(c.f.FerdinandoIucolano，GiuseppeGreco和FabrizioRoccaforte-应用物理快报(AppliedPhysicsLetters)103，201604(2013)；doi:10.1063/1.4828839)。用于制造金欧姆接触的方法典型地包括在半导体本体上沉积由堆叠形成的一个金属层序列，该堆叠包括基底、GaN层和AlGaN层。GaN层和AlGaN层形成异质结构。上述金属层序列以已知工艺(诸如光刻以及剥离步骤)获得，并且包括与半导体本体表面接触的钛(Ti)层、在钛层上的铝(Al)层、铝层上的镍(Ni)层、以及镍层上沉积的金(Au)。上面提到的前三层以一种已知的方式被调整，以促进金(其功能作为欧姆接触的中心体)与半导体本体的粘合。用于制造金欧姆接触的方法需要在高温下(例如，高于800℃)的热退火工艺。在这样温度条件下，Ti与GaN中可用的N2反应形成氮化钛。由于金属侵入2DEG区域，因此由TiN的类金属行为引导电荷传输。因为金产生金属污染，金接触的形成在任何情况下都不容易在CMOS线上实现，该形成将需要专用设备和隔离的生产区域。一种常规使用的替代方法是采用无金的欧姆接触，其中欧姆接触的中心体由钛和铝构成。金在欧姆接触中的缺省使得退火温度降低到600℃并且能使用例如快速热退火(RTA)的技术。特别是RTA技术降低了具有欧姆接触半导体本体所受到的机械应力，并且防止电荷陷阱状态形成，因此提高了制造工艺和HEMT器件本身的效率和生产率。现有技术中已知各种无金类型的欧姆接触物理结构。特别是这些结构中的两个在图1A和1B中以侧截面图示出。图1A示出了一种已知类型的HEMT器件中的欧姆接触结构4，该器件具有非嵌入半导体本体2(Jing-NengYao等人的“具有Ti/Al/W欧姆金属结构的无AU的GaN高电子迁移率晶体管(AnAu-freeGaNHighElectronMobilityTransistorwithTi/Al/WOhmicMetalStructure)”，IEEE，2015)。钝化层3、例如SiN在半导体本体2之上延伸，并且特别是在欧姆接触4上延伸，以保护欧姆接触。图1B示出了一种已知类型的HEMT器件中的欧姆接触结构6，该器件具有嵌入半导体本体7(W.H.Tham人等的“具有用于源极/漏极/栅极的无金金属堆叠的AlxGa1xN/GaNMISHEMT(AlxGa1xN/GaNMISHEMTswithacommongold-freemetal-stackforsource/drain/gate)”，IEEE电子器件快报，36卷，编号12，2015年12月)。电介质层8、例如SiN在半导体本体7之上延伸。欧姆接触6延伸穿过电介质层8。制造嵌入半导体本体7中的欧姆接触6的工艺(图1B)证明是比获得非嵌入欧姆接触结构4(图1A)的工艺更为复杂。然而，通过图1B所示类型的HEMT器件所获得的电性能证明是高于通过图1A的HEMT器件所获得的电性能，并且此外表现出更好的可再现性和可靠性。此外，使用钝化材料(这里是SiN)来保护欧姆接触4和6导致其接触电阻的值更加分散。
技术实现思路
本公开的目的是提供一种用于制造高电子迁移率晶体管器件的中间结构，根据本技术，可以克服现有技术中欧姆接触结构制造复杂的问题，有助于实现以下优点：减少了制造欧姆接触的成本，因此使得制造工艺与CMOS技术兼容。根据某些实施例，提供了一种用于制造高电子迁移率晶体管器件的中间结构，其特征在于，所述中间结构包括：包含异质结构的半导体本体；所述异质结构上的底层；所述底层上的光刻胶层；完全延伸穿过所述光刻胶层和所述底层并进入所述异质结构中的开口，所述开口包括所述异质结构中的沟槽，并且所述开口在所述底层中比在所述光刻胶层中横向延伸得更远，使得所述光刻胶层包括延伸超过所述底层的突出部分；以及形成在所述沟槽中的欧姆接触。根据某些实施例，所述欧姆接触包括侧壁，所述侧壁与所述光刻胶层的所述突出部分的侧壁对齐。根据某些实施例，在所述沟槽中以及在所述光刻胶层上沉积有一个或多个金属层，所述一个或多个金属层包括堆叠，所述堆叠包括与所述异质结构接触的金属界面层和在所述金属界面层上的金属填充层。根据某些实施例，形成所述金属界面层包括沉积一层选自钛和钽的材料；以及所述金属填充层包括铝层。根据某些实施例，所述半导体本体包括基底、所述基底上的沟道层、以及所述沟道层上的阻挡层，所述沟槽延伸穿过部分所述阻挡层或贯穿所述阻挡层的厚度。根据某些实施例，所述欧姆接触与所述底层的侧壁间隔开。附图说明为了更好地理解本公开，现在参考附图，通过非限制性示例的方式来描述优选的实施例，其中：图1A和1B根据已知类型的实施例分别以侧截面图示出了具有非嵌入欧姆接触以及嵌入半导体本体中的欧姆接触的相应HEMT器件；图2-6根据本公开的实施例以侧截面图示出了用于获得具有嵌入半导体本体中的欧姆接触的HEMT器件的制造步骤；图7-8示出了根据图2-5的制造步骤可以获得的中间结构；图9A-12根据本公开的另一个实施例以侧截面图示出了用于获得具有嵌入半导体本体中的欧姆接触的HEMT器件的制造步骤。具体实施方式图2-图6以侧截面图在三轴直角坐标系X、Y、Z中示出用于得嵌入类型的欧姆接触结构10的制造步骤，该结构整体在图6中示出。该结构10构成HEMT器件的一部分。参考图2，提供了半导体材料的基底12，诸如硅、碳化硅(SiC)、或蓝宝石(Al2O3)、或一些其他材料。沿Z轴方向依次并且以本身已知的方式分别在本体12上形成：第一结构层14、特别是本征氮化镓(GaN)的第一结构层(HEMT器件的沟道层)，该结构层例如在本体12上外延生长；第二结构层16、特别是本征氮化铝镓(AlGaN)或更一般地是基于氮化镓的三元或四元合金的化合物的第二结构层(HEMT器件的阻挡层)，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于制造高电子迁移率晶体管器件的中间结构，其特征在于，所述中间结构包括：/n包含异质结构的半导体本体；/n所述异质结构上的底层；/n所述底层上的光刻胶层；/n完全延伸穿过所述光刻胶层和所述底层并进入所述异质结构中的开口，所述开口包括所述异质结构中的沟槽，并且所述开口在所述底层中比在所述光刻胶层中横向延伸得更远，使得所述光刻胶层包括延伸超过所述底层的突出部分；以及/n形成在所述沟槽中的欧姆接触。/n

【技术特征摘要】
20181128 IT 1020180000106561.一种用于制造高电子迁移率晶体管器件的中间结构，其特征在于，所述中间结构包括：
包含异质结构的半导体本体；
所述异质结构上的底层；
所述底层上的光刻胶层；
完全延伸穿过所述光刻胶层和所述底层并进入所述异质结构中的开口，所述开口包括所述异质结构中的沟槽，并且所述开口在所述底层中比在所述光刻胶层中横向延伸得更远，使得所述光刻胶层包括延伸超过所述底层的突出部分；以及
形成在所述沟槽中的欧姆接触。


2.根据权利要求1所述的用于制造高电子迁移率晶体管器件的中间结构，其特征在于，所述欧姆接触包括侧壁，所述侧壁与所述光刻胶层的所述突出部分的侧壁对齐。


3.根据权利要求1所述的用...

【专利技术属性】
技术研发人员：F·尤克拉诺，C·特林加里，
申请(专利权)人：意法半导体股份有限公司，
类型：新型
国别省市：意大利;IT