[发明专利]半导体器件和制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体器件，所述半导体器件包括衬底上的诸如GaN层之类的至少一个有源层以及至所述至少一个有源层的第一触点，所述第一触点包括与所述至少一个有源层接触的金属。

本发明还涉及一种制造这种半导体器件的方法。

背景技术

近些年来，诸如GaN之类的III-V族氮化物由于允许用于高温和高功率电子设备的材料而吸引了许多注意。未来的高效功率转换器需要能够处理高电压的快切换、低传导损耗的器件。GaN对于高达1kV的电压来说是良好的候选，在肖特基二极管和高电子迁移率晶体管(HEMT)中表现出优异的切换行为。由于GaN-on-Si外延的进步，目前半导体工业主动将III-V族特定器件专业技术与低成本大体积的Si主流生产设施相结合。

对于主流Si兼容性的关键考虑之一是对所使用的金属的选择，随着技术的进步，对GaN基半导体器件的再现性、一致性、热稳定性和高温操作将会有更加苛刻的要求。

GaN/AlGaN异质结构上的大多数欧姆触点依赖于Ti/Al基金属化方案。通过形成TiN，钛在下层GaN中产生氮空位，TiN使电子能够隧穿到AlGaN下方的二维电子气(2DEG)。包含铝以便与Ti反应，从而防止Ti氧化。在Al上方，通常使用金作为体金属，体金属通常被扩散层隔离。通常的金属化结构包括Ti/Al/Ti/Au、Ti/Al/Ni/Au和Ti/Al/Pt/Au。

然而金不仅昂贵而且与主流硅基半导体器件制造工艺不兼容。因此，为了能够在标准硅fab中处理GaN-on-Si衬底上的GaN/AlGaN HEMT，需要从工艺中去掉金并由主流硅兼容金属来代替。

这种半导体器件还可以包括或备选地包括肖特基触点，所述肖特基触点可以包括与半导体器件的至少一个有源层接触的镍层。这也不是没问题的。例如，当在后段中使用铝作为选择的金属时，铝可以扩散到镍中，这对肖特基触点的性质造成负面影响。

EP2416364A2公开了一种GaN基半导体器件，所述GaN基半导体器件具有肖特基触点，所述肖特基触点包括第一金属接触层和布置在第一金属接触层上的第二肖特基金属接触层。第二肖特基金属接触层具有比第一金属接触层低的功函数。第一金属接触层优选地包括镍，第二肖特基金属接触层可以是从以下之中选择的：Pd、TiW interlayer、Pt、Al、Ti、Mo、Au或其组合。然而，已发现所推荐的第二肖特基金属接触层并不能令人满意地解决上述问题。

发明内容

本发明意在提供一种半导体器件，包括：在衬底上的至少一个有源层(如，GaN层)；以及至所述至少一个有源层的第一触点，所述第一触点包括与所述至少一个有源层接触的金属，解决了前述问题中的至少一些。

本发明意在提供一种制造这种半导体器件的方法。

根据第一方面，提供了一种半导体器件，包括：在衬底上的至少一个有源层；以及至所述至少一个有源层的第一触点，所述第一触点包括与所述至少一个有源层接触的金属以及金属上的氮化钛钨(TiW(N))层。

已发现，TiW(N)由于其热性质和势垒性质而可以改善这种半导体器件中欧姆触点和肖特基触点两者的特性。

例如，对于作为欧姆触点的第一触点(在欧姆触点中金属包括Ti/Al夹层)，TiW(N)层防止在后续退火工艺中铝层熔化，同时不影响Ti/Al欧姆触点形成并且很好地粘附到Ti/Al夹层结构而不扩散到该结构中。此外，TiW(N)层在退火之后表现出低表面粗糙性，这便于向该层形成可靠的(外部)触点。

对于作为肖特基触点的第一触点(肖特基触点包括镍作为金属)，TiW(N)层起到有效的阻挡层的作用，所述阻挡层防止铝金属化扩散到镍中。此外，还发现TiW(N)层可以防止镍的分层，其中第一触点由电绝缘材料(具体地，氮化硅(SiC)来划界(delimited)。

在实施例中，除了作为肖特基触点的第一触点之外，半导体器件还可以包括空间上与第一触点分离的另外(欧姆)触点，所述另外触点包括与所述至少一个有源层接触的Ti/Al夹层以及在Ti/Al夹层上的氮化钛钨(TiW(N))层。在该实施例中，将以上分别描述的在肖特基触点中包含TiW(N)层的优点和在欧姆触点中包含TiW(N)层的优点结合到了单一半导体器件中。

在实施例中，第一触点是栅极触点，另外触点是源极触点和漏极触点之一。源极触点和漏极触点两者可以是相应的另外触点。