[发明专利]具有氮化硼合金接触层的III族氮化物半导体器件及其制造方法

说明书

一种用于形成III族氮化物半导体器件的方法，所述方法包括确定第一III族氮化物接触层和第一金属接触的功函数。第一III族氮化物接触层的功函数是基于第一III族氮化物接触层的III族元素确定的。基于所确定的第一III族氮化物接触层的功函数和第一金属接触的功函数，确定应该调节的第一III族氮化物接触层的功函数。形成III族氮化物半导体器件包括：与第二III族氮化物接触层相邻的第一III族氮化物接触层、布置在第一III族氮化物接触层上的第一金属接触、以及布置在第二III族氮化物接触层上的第二金属接触。所形成的III族氮化物半导体器件的第一III族氮化物接触层是具有一定量的硼的氮化硼合金，以相对于基于第一III族氮化物接触层的III族元素确定的第一金属层的功函数来调节第一III族氮化物接触层的功函数。

本申请要求于2017年10月16日提交的标题为“BORON CONTAINING III-NITRIDEMETAL CONTACT LAYERS”的美国临时专利申请No.62/572,672的优先权，其全部公开内容通过引用合并于此。

技术领域

所公开的主题的实施例大体上涉及具有至少一个接触层的III族氮化物半导体器件，该接触层具有氮化硼合金以相对于没有硼的接触层的功函数来调节接触层的功函数。

背景技术

III族氮化物半导体(氮化铝(AlN)、氮化镓(GaN)、氮化铟(InN)、氮化硼(BN)及其合金)已成为用于制造例如发光二极管(LED)、激光二极管、光电探测器的光电子器件以及用于制造例如高电子迁移率晶体管(HEMT)的高功率电子设备的关键材料。低电阻欧姆接触的形成对于进一步改善III型氮化物器件的电气性能和光学性能至关重要，因为大的接触电阻能够导致整个接触界面的大的压降，导致功率效率差以及由于发热问题而降低了的设备的可靠性。

掺杂半导体层上的金属接触是否与不同的接触势垒形成肖特基接触或是欧姆接触，在很大程度上取决于金属接触和掺杂半导体层的功函数(Φ)。功函数表示费米能级(Ef)相对于真空能级的距离，该距离受导带边缘和价带边缘的位置以及掺杂的影响。

如图1A所示，当金属接触的功函数大于n型半导体接触层的功函数时，会形成肖特基接触，这会阻碍电子从金属接触到n型半导体接触层的流动。由于较低的导带边缘或费米能级，n型半导体接触层的功函数增加，肖特基势垒或接触势垒减小，这增加了电子从金属接触到n型半导体接触层的流动。如图1B所示，当n型半导体接触层的功函数等于或大于金属接触的功函数时，会形成欧姆接触，这允许电子从金属接触到n型半导体接触层的流动。

p型半导体接触层具有与n型半导体接触层相反的行为。具体地，如图1C所示，当金属接触的功函数小于p型半导体接触层的功函数时，会形成肖特基接触，这会阻碍空穴从金属接触到p型半导体接触层的流动。由于较高的价带边缘或费米能级，p型半导体接触层的功函数减小，肖特基势垒或接触势垒减小，这增加了空穴从金属接触到n型半导体接触层的流动。此外，如图1D所示，当金属接触的功函数等于或大于p型半导体接触层的功函数时，会形成欧姆接触，这允许空穴从金属接触到p型半导体接触层的流动。

因此，期望提供n型和p型半导体接触层，该半导体接触层与布置在接触层上的金属接触具有降低的接触势垒。

发明内容