欧姆电极及制造方法、场效应晶体管及制造方法与半导体装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种与将欧姆电极设置成不到异质界面深度的情况相比，能够降低欧姆电极和电子移动层之间的接触电阻的欧姆电极及制造方法、场效应晶体管及制造方法和半导体装置。欧姆电极（６２）设置在构造体上，该构造体具备形成在衬底（１６）的由第一半导体层构成的电子移动层（２０）、包含与电子移动层异质接触的电子亲和力比第一半导体层小的第二半导体层的电子供给层（２２）以及在异质界面（３４）附近的电子移动层中感应出的二维电子层（３６），其中，欧姆电极的衬底（１６）的主面（１６ａ）侧的端部配置在贯通电子供给层大于等于异质界面深度的电子移动层中，并且，与将衬底的主面侧的端部（６６）设置成不到异质界面深度的情况相比，更进一步降低欧姆电极和电子移动层之间的接触电阻。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体器件中使用的欧姆电极、具备该欧姆电极的场效应晶体管、具备该欧姆电极的半导体器件、该欧姆电极的制造方法以及该场效应晶体管的制造方法。
技术介绍
氮化镓系半导体(以下，记作GaN系半导体)具有高绝缘破坏电压以及高饱和电子速度。由利用上述特性的AlGaN/GaN异质结构构成的HEMT(high speed mobility transistor，高电子迁移率晶体管)替代GaAs系半导体元件作为能够进行高频动作及高耐压动作的功率元件(例如，移动电话的基站的大功率开关元件等)已受到关注。一般，在上述功率元件中，为了获得大输出功率，(1)增大源极-漏极间电流，(2)提高绝缘耐压，是有效的。以下，关于采用GaN系半导体的HEMT，特别地关注上述(1)的源极-漏极间电流的大电流化，说明现有技术。作为用于增大源极-漏极间电流的方法之一，可以列举出减小与下述的电子移动层欧姆接触的源极电极及漏极电极和电子移动层之间的接触电阻的方法。例如已知下述现有技术，通过对源极以及漏极电极的形成预定区域进行干法蚀刻，设置凹部(以下也称作凹槽)，并且在该凹槽中形成源极以及漏极电极，由此，减小接触电阻(例如，参照非专利文献1)。以下，参照图22，更详细地说明该现有技术。图22是表示现有技术的HEMT的剖面切口的图。HEMT100具备蓝宝石衬底102、缓冲层104、电子移动层106、电子供给层108、源极以及漏极电极118、120以及栅极电极114。蓝宝石衬底102的厚度为约630μm。此外，缓冲层104由厚度为约1μm的AlN构成，并且使其在蓝宝石衬底102的c面上外延成长。电子移动层106的厚度为约2μm，由未引入杂质的GaN构成且成膜在缓冲层104上。此外，在任意的层结构中，所谓“未引入杂质”是指“有意不引入杂质”的含义。在以下的说明中，在表示“未引入杂质”状态的情况下，在该层结构的名称的前头赋予缩略符号“UID-”(unintensionally dopped)。电子供给层108由AlN层110和AlGaN层112构成，并且在电子移动层106上按该顺序进行叠层。这里，AlN层110由厚度为约1nm的AlN构成。此外，AlGaN层112是由按以下顺序叠层在AlN层110上的第一、第二以及第三AlGaN层112a、112b以及112c构成。第一AlGaN层112a由厚度为约7nm的UID-Al0.26Ga0.74N构成。第二AlGaN层112b的厚度约为15nm，是通过掺杂约5×1018/cm3的Si而由导电性为n型的n-Al0.26Ga0.74N构成的。第三AlGaN层112c由厚度为约3nm的UID-Al0.26Ga0.74N构成。而且，在电子移动层106和电子供给层108之间的异质界面115的电子移动层106侧，从异质界面115起在约10nm的厚度中形成感应出二维电子气体的二维电子层116。此外，在图22中，为了将该HEMT100的形成区域与相邻的其他元件电气隔离，相互隔离地表示包围该形成区域的元件隔离层124、124。元件隔离层124、124是电气绝缘性的，并且，从电子供给层108的上表面直到超过二维电子层116深度的深度范围中利用离子注入等来形成。在2个元件隔离层124、124之间，与元件隔离层124、124隔离地，相互分开设置源极以及漏极电极118、120。在源极以及漏极电极118、120和电子移动层106之间，建立欧姆接触。以下，将源极以及漏极电极118、120统一称作电极128。在电极128的形成预定区域中预先形成凹槽126、126，其中，所述凹槽126、126是从电子供给层108的上表面108a 起跨预定深度而形成的凹部，形成电极128以掩埋该凹槽126、126。在源极电极以及漏极电极118、120之间，设置与电子供给层108肖特基接合的栅极电极114。在图23中表示现有技术中的凹槽126的深度(电极128的深度)和接触电阻之间的关系。此外，图23引用了非专利文献1的图6。在图23中，横轴是形成凹槽126所需要的蚀刻时间(min)，对应于凹槽126的深度。此外，纵轴是电子移动层106和电极128之间的接触电阻(Ωmm)。此外，赋予横轴的箭头表示对应异质界面115的深度的蚀刻时间。根据图23，在电极128的深度比异质界面115浅的区域中，接触电阻与深度一同减少。然而，当电极128的深度比异质界面115深，则接触电阻增加。根据其结果、其他的在先技术文献等，本领域的技术人员可知，当电极128比异质界面115更深时，接触电阻将增大。三好 实人 外7名“在100mm直径外延AlN/蓝宝石模板上制作的凹槽欧姆AlGaN/AlN/GaN HEMT”，信学技报，ED2004-217，MW2004-224(2005-01)，p.31-35
技术实现思路
在上述背景下，专利技术人经过反复锐意研究的结果是，发现即使欧姆电极的一端部达到比异质界面更深的位置的情况下，在欧姆电极和电子移动层之间的接触电阻也减小，由此，构思出本专利技术。这里，本专利技术的第一目的在于，提供一种与将欧姆电极设置在从电子供给层的表面起未到达异质界面的深度的情况相比能够减小欧姆电极和电子移动层之间的接触电阻值的欧姆电极及其制造方法。此外，本专利技术的第二目的在于，提供一种通过将本专利技术的欧姆电极用于源极电极以及漏极电极而能够增大源极-漏极间电流的场效应晶体管及其制造方法。此外，本专利技术的第三目的在于，提供一种采用本专利技术的欧姆电极的半导体器件。为了达成上述第一目的，第一以及第二两专利技术的欧姆电极是设于具备电子移动层、电子供给层以及二维电子层的结构体的欧姆电极。这里，电子移动层由形成在衬底的主面侧的第一半导体层构成。此外，电子供给层与电子移动层在异质界面上异质接合，并且包含形成在电子移动层上的电子亲和力比第一半导体层小的第二半导体层。此外，二维电子层由从异质界面起到电子移动层中感应出的二维电子气体构成。在上述的结构体中，该欧姆电极的主面侧的一端部为从电子供给层的上表面起贯通电子供给层且大于等于异质界面深度的深度，并且，配置成不超过电子移动层的深度。并且，在第一专利技术的欧姆电极的情况下，欧姆电极和电子移动层之间的接触电阻与将主面侧的一端部从电子供给层的上表面起配置成浅于异质界面的深度的情况相比，为较低的值。在实施第一专利技术之际，优选将欧姆电极的主面侧的一端部配置成与二维电子层相接触的深度，在异质界面的深度，欧姆电极的表面的切平面和异质界面延伸的面所构成的角度的锐角侧是大于0°且在56°以下。此外，在第二专利技术的欧姆电极的情况下，在上述结构体中，该欧姆电极的主面侧的一端部配置成从电子供给层的上表面起贯通电子供给层且大于等于异质界面深度并且不超过电子移动层的深度。并且，在异质界面的深度，欧姆电极的表面的切平面和异质界面延伸的面所构成的角度的锐角侧是大于0°且在56°以下。在实施第一以及第二专利技术之际，优选欧姆电极的主面侧的一端部具有向欧姆电极的外侧凸起的弯曲表面，以及，欧姆电极在该弯曲表面与二维电子层相接触。在实施第一以及第二专利技术之际，优选第一半导体层是未引入杂质的GaN层，第二半导体层是由未引入杂质的AlGaN层、n导电型AlGaN层、或者用未引入杂质的第一以及第二的AlG本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种欧姆电极，设置在结构体上，所述结构体具备：电子移动层，由形成在衬底的主面侧的第一半导体层构成；电子供给层，与所述电子移动层在异质界面上异质接合，并且，包含形成在所述电子移动层上的电子亲和力比所述第一半导体层小的第二半导体 层；二维电子层，由从所述异质界面起到所述电子移动层中感应出的二维电子气体构成，所述欧姆电极的特征在于，该欧姆电极的所述主面侧的一端部配置成从所述电子供给层的上表面起贯通该电子供给层大于等于所述异质界面深度并且不超过所述电子移 动层的深度，并且，与将所述主面侧的一端部配置成从所述电子供给层的上表面起到浅于所述异质界面的深度的情况相比，这种情况下的所述欧姆电极和所述电子移动层之间的接触电阻为较低的值。

【技术特征摘要】
JP 2005-8-17 2005-2363891.一种欧姆电极，设置在结构体上，所述结构体具备电子移动层，由形成在衬底的主面侧的第一半导体层构成；电子供给层，与所述电子移动层在异质界面上异质接合，并且，包含形成在所述电子移动层上的电子亲和力比所述第一半导体层小的第二半导体层；二维电子层，由从所述异质界面起到所述电子移动层中感应出的二维电子气体构成，所述欧姆电极的特征在于，该欧姆电极的所述主面侧的一端部配置成从所述电子供给层的上表面起贯通该电子供给层大于等于所述异质界面深度并且不超过所述电子移动层的深度，并且，与将所述主面侧的一端部配置成从所述电子供给层的上表面起到浅于所述异质界面的深度的情况相比，这种情况下的所述欧姆电极和所述电子移动层之间的接触电阻为较低的值。2.如权利要求1所述的欧姆电极，其特征在于，将所述主面侧的一端部配置成与所述二维电子层相接触的深度，在所述异质界面的深度中，所述欧姆电极的表面的切平面和所述异质界面延伸的面所构成的角度的锐角侧是大于0°且小于等于56°。3.一种欧姆电极，设置在结构体上，所述结构体具备电子移动层，由形成在衬底的主面侧的第一半导体层构成；电子供给层，与所述电子移动层在异质界面上异质接合，并且，包含形成在所述电子移动层上的电子亲和力比所述第一半导体层小的第二半导体层；二维电子层，由从所述异质界面起到所述电子移动层中感应出的二维电子气体构成，所述欧姆电极的特征在于，该欧姆电极的所述主面侧的一端部配置成从所述电子供给层的上表面起贯通该电子供给层大于等于所述异质界面深度并且不超过所述电子移动层的深度，并且，在所述异质界面的深度中，所述欧姆电极的表面的切平面和所述异质界面延伸的面所构成的角度的锐角侧是大于0°且小于等于56°。4.如权利要求2或3所述的欧姆电极，其特征在于，所述欧姆电极的所述主面侧的所述一端部具有向该欧姆电极的外侧凸起的弯曲表面，并且，所述欧姆电极在该弯曲表面与所述二维电子层相接触。5.如权利要求1～4任意一项所述的欧姆电极，其特征在于，所述第一半导体层是未引入杂质的GaN层，并且，所述第二半导体层是由未引入杂质的AlGaN层、n导电型AlGaN层、或者用未引入杂质的...

【专利技术属性】
技术研发人员：见田充郎，海部胜晶，
申请(专利权)人：冲电气工业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]