氮化物半导体装置及其制造方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种氮化物半导体装置及其制造方法，所述氮化物半导体装置包括：形成在Si基板（10）上的未掺杂GaN层（1）和未掺杂AlGaN层（2）、以及形成在未掺杂GaN层（1）和未掺杂AlGaN层（2）上的由Ti/Al/TiN构成的欧姆电极（源极（11）、漏极（12））。使所述欧姆电极中的氮浓度在1×1016cm-3以上且1×1020cm-3以下。由此，能够降低氮化物半导体层与欧姆电极的接触电阻。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】氮化物半导体装置及其制造方法
本专利技术涉及一种氮化物半导体装置及其制造方法。
技术介绍
以前，作为氮化物半导体装置，有时会在GaN层与AlGaN层之间的界面附近的GaN层中形成二维电子气（例如，参照日本特开2007-158149号公报（专利文献1））。在上述氮化物半导体装置中，通过溅射使金属向除去AlGaN层与GaN层的一部分所形成的凹部堆积，使接触二维电子气的源极和漏极形成为欧姆电极。在此，在800℃的高温下对源极和漏极进行热处理，从而在二维电子气与源极、漏极之间获得欧姆接触。然而，对于上述氮化物半导体装置而言，本专利技术者实际上通过实验在800℃的高温下进行热处理而形成欧姆电极的情况下，欧姆电极的接触电阻高，不能获得足够低的接触电阻。现有技术文献专利文献专利文献1：（日本）特开2007-158149号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的技术问题在此，本专利技术的课题在于，提供一种能够降低氮化物半导体层与欧姆电极之间的接触电阻的氮化物半导体装置及其制造方法。用于解决技术问题的技术方案本专利技术者针对如上述现有氮化物半导体装置那样在不向GaN层侧掺杂氮的情况下形成在氮化物半导体层上的欧姆电极的接触电阻进行努力研究，其结果是，发现在使由TiAl类材料构成的欧姆电极中含有不能形成氮化物程度的氮原子作为杂质时，根据欧姆电极中的氮浓度，氮化物半导体层与欧姆电极的接触电阻的特性发生变化。本专利技术基于本专利技术者的发现，通过实验首次发现在当欧姆电极中的氮浓度在特定范围内时，接触电阻大幅度降低。即，第一专利技术的氮化物半导体装置的特征在于，包括：基板；形成在所述基板上的氮化物半导体层；由形成在所述氮化物半导体层上的TiAl类材料构成的欧姆电极；由所述TiAl类材料构成的欧姆电极中的氮浓度在1×1016cm-3以上且1×1020cm-3以下。在此，所述氮化物半导体装置的氮化物半导体通过AlxInyGa1-x-yN（x≥0，y≥0，0≤x+y≤1）来表示即可。另外，作为TiAl类材料，至少由Ti/Al构成，既可以在其上层积TiN的覆盖层（キャップ層），也可以在Al上层积Au、Ag、Pt等。根据所述结构，通过使由TiAl类材料构成的欧姆电极中的氮浓度在1×1016cm-3以上且1×1020cm-3以下，能够降低氮化物半导体层与欧姆电极的接触电阻。另外，在一实施方式的氮化物半导体装置中，所述氮化物半导体层包括依次层积在所述基板上的第一半导体层、以及与该第一半导体层形成有异质界面（ヘテロ界面）的第二半导体层，在所述第一半导体层与所述第二半导体层的异质界面形成有二维电子气，贯通所述第二半导体层而在所述第一半导体层的上侧的一部分形成凹部，在所述凹部埋入所述欧姆电极的至少一部分。根据所述实施方式，在贯通第二半导体层而在第一半导体层的上侧的一部分形成的凹部内埋入欧姆电极的至少一部分的凹槽结构的氮化物半导体装置中，能够降低第一半导体层与第二半导体层之间的异质界面的二维电子气与欧姆电极的接触电阻。另外，在一实施方式的氮化物半导体装置中，由所述TiAl类材料构成的欧姆电极是从所述基板侧依次层积至少Ti层和Al层的层积金属膜。根据所述实施方式，利用从基板侧依次层积至少Ti层和Al层的作为层积金属膜的欧姆电极，通过在制造时使Ti层含氮的工序，能够容易地使欧姆电极中的氮浓度在1×1016cm-3以上且1×1020cm-3以下。另外，在第二专利技术的氮化物半导体装置的制造方法中，其特征在于，包括：在基板上形成氮化物半导体层的步骤；在所述氮化物半导体层上通过溅射形成由TiAl类材料构成的金属膜的步骤；对由所述TiAl类材料构成的金属膜进行蚀刻而形成欧姆电极的步骤；对形成有所述欧姆电极的所述基板进行退火的步骤；在形成由所述TiAl类材料构成的金属膜的步骤中，通过在由所述TiAl类材料构成的金属膜中的Ti层的溅射过程中，使氮在室内流动，从而使所述欧姆电极中的氮浓度在1×1016cm-3以上且1×1020cm-3以下。根据所述结构，在形成由TiAl类材料构成的金属膜的步骤中，通过在由TiAl类材料构成的金属膜中的Ti层的溅射过程中，使氮在室内流动，从而使欧姆电极中的氮浓度在1×1016cm-3以上且1×1020cm-3以下，因此能够降低氮化物半导体层与欧姆电极的接触电阻。另外，在第三专利技术的氮化物半导体装置的制造方法中，其特征在于，包括：在基板上形成氮化物半导体层的步骤；在所述氮化物半导体层上通过溅射形成由TiAl类材料构成的金属膜的步骤；对由所述TiAl类材料构成的金属膜进行蚀刻而形成欧姆电极的步骤；对形成有所述欧姆电极的所述基板进行退火的步骤，在形成由所述TiAl类材料构成的金属膜的步骤中，通过在由所述TiAl类材料构成的金属膜中的Ti层的溅射之前，使氮在室内流动，从而使所述欧姆电极中的氮浓度在1×1016cm-3以上且1×1020cm-3以下。根据所述结构，在形成由TiAl类材料构成的金属膜的步骤中，通过在由TiAl类材料构成的金属膜中的Ti层的溅射之前使氮在室内流动，从而使欧姆电极中的氮浓度在1×1016cm-3以上且1×1020cm-3以下，因此能够降低氮化物半导体层与欧姆电极的接触电阻。另外，在一实施方式的氮化物半导体装置的制造方法中，在所述第一～第三专利技术的氮化物半导体装置的制造方法中，通过在所述基板上依次层积第一半导体层以及与第一半导体层形成有异质界面的第二半导体层，从而形成所述氮化物半导体层，所述氮化物半导体装置的制造方法包括在形成所述氮化物半导体层之后，并且，在通过溅射形成由所述TiAl类材料构成的金属膜之前，通过蚀刻贯通所述第二半导体层而在所述第一半导体层的上侧的一部分形成凹部，在形成所述欧姆电极的步骤中，对由所述TiAl类材料构成的金属膜进行蚀刻而形成至少一部分埋入所述凹部内的所述欧姆电极。根据所述实施方式，在通过蚀刻贯通第二半导体层而形成在第一半导体层的上侧的一部分的凹部内埋入欧姆电极的至少一部分的凹槽结构的氮化物半导体装置中，能够降低第一半导体层与第二半导体层的异质界面的二维电子气与欧姆电极的接触电阻。另外，在一实施方式的氮化物半导体装置的制造方法中，在进行所述退火的步骤中，在400℃以上且500℃以下对形成有所述欧姆电极的所述基板进行加热。根据所述实施方式，在进行退火的步骤中，通过在400℃以上且500℃以下对形成有欧姆电极的基板进行加热，与在500℃以上的高温下进行退火的情况相比，能够大幅度降低氮化物半导体层与欧姆电极的接触电阻。专利技术效果从上述说明可以知道，根据本专利技术的氮化物半导体装置及其制造方法，能够实现能够降低GaN类半导体层与欧姆电极的接触电阻的氮化物半导体装置。附图说明图1是本专利技术的第一实施方式的氮化物半导体装置的剖视图。图2是用于说明上述氮化物半导体装置的制造方法的工序剖视图。图3是接着图2的工序剖视图。图4是接着图3的工序剖视图。图5是接着图4的工序剖视图。图6是接着图5的工序剖视图。图7是接着图6的工序剖视图。图8是表示欧姆电极中的氮浓度与接触电阻之间的关系的图。图9是表示欧姆电极的退火温度与接触电阻之间的关系的图。具体实施方式以下，根据图示的实施方式，具体说明本专利技术的氮化物半导体装置及其制造方法。<第一实施方式>图1表本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氮化物半导体装置，其特征在于，包括：基板（10）；形成在所述基板（10）上的氮化物半导体层（20、120）；由形成在所述氮化物半导体层（20、120）上的TiAl类材料构成的欧姆电极（11、12、111、112）；由所述TiAl类材料构成的欧姆电极（11、12、111、112）中的氮浓度在1×1016cm?3以上且1×1020cm?3以下。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.09.27 JP 2011-2112861.一种氮化物半导体装置，其特征在于，包括：基板(10)；形成在所述基板(10)上的氮化物半导体层(20)；由形成在所述氮化物半导体层(20)上的TiAl类材料构成的欧姆电极(11、12、111、112)，由所述TiAl类材料构成的欧姆电极(11、12、111、112)是从基板(10)侧依次层积至少Ti层和Al层的层积金属膜；由所述TiAl类材料构成的欧姆电极(11、12、111、112)中的氮浓度在1×1016cm-3以上且1×1020cm-3以下。2.如权利要求1所述的氮化物半导体装置，其特征在于，所述氮化物半导体层(20)包括在所述基板(10)上依次层积的第一半导体层(1、101)、以及与第一半导体层(1、101)形成异质界面的第二半导体层(2、102)，在所述第一半导体层(1、101)与所述第二半导体层(2、102)的异质界面形成有二维电子气，贯通所述第二半导体层(2、102)而在所述第一半导体层(1、101)的上侧的一部分形成有凹部(107)，在所述凹部(107)埋入所述欧姆电极(11、12、111、112)的至少一部分。3.一种氮化物半导体装置的制造方法，其特征在于，包括：在基板上形成氮化物半导体层的步骤；在所述氮化物半导体层上通过溅射形成由TiAl类材料构成的金属膜的步骤，由所述TiAl类材料构成的金属膜是从基板侧依次层积至少Ti层和Al层的层积金属膜；对由所述TiAl类材料构成的金属膜进行蚀刻而形成欧姆电极(111、112)的步骤；对形成有所述欧姆电极(111、112)的所述基板进行退火的步骤；在形成由所述TiAl类材料构成的金属膜的步骤中，通过在由所述TiAl类材料构成的金属膜中的T...

【专利技术属性】
技术研发人员：藤井敬久，藤田耕一郎，
申请(专利权)人：夏普株式会社，
类型：
国别省市：