(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高電子移動度トランジスターを形成する方法であって、
規定された位置においてＩＩＩ族窒化物層に、３５０℃〜６５０℃の温度で、４０μＡ〜１２０μＡのイオンビーム電流を用いて、注入した場合に該層と接点金属との間に改善されたオーム接点を生成するイオンを注入することと、
チタンと、アルミニウムと、ニッケルと、チタン、アルミニウムおよびニッケルの合金と、窒化チタンタングステンと、窒化チタンと、モリブデンと、ケイ化モリブデンとで構成される群から選択されたオーム接点を、該ＩＩＩ族窒化物層上の注入された規定位置に付加することと、を含む方法。
【請求項２】
前記ＩＩＩ族窒化物層に、該ＩＩＩ族窒化物層の上部に配置された保護層を通じてイオンを注入することを含む、請求項１に記載の高電子移動度トランジスターを形成する方法。
【請求項３】
前記規定位置でない位置での注入を防ぐために、前記注入ステップより前に前記ＩＩＩ族窒化物層上にマスク層を配置することを含む、請求項１に記載の高電子移動度トランジスターを形成する方法。
【請求項４】
前記ＩＩＩ族窒化物層に１２０μＡのイオンビーム電流を注入することを含み、該注入は６５０℃の温度で実行される、請求項１に記載の高電子移動度トランジスターを形成する方法。
【請求項５】
前記ＩＩＩ族窒化物層に１２０μＡのイオンビーム電流を注入することを含み、該注入は３５０℃の温度で実行される、請求項１に記載の高電子移動度トランジスターを形成する方法。
【請求項６】
前記注入された層をアニーリングすることを含む、請求項１に記載の高電子移動度トランジスターを形成する方法。
【請求項７】
１０８０℃の温度で、前記注入された層をアニーリングすることを含む、請求項１に記載の高電子移動度トランジスターを形成する方法。
【請求項８】
前記ＩＩＩ族窒化物層にケイ素イオンを注入することを含む、請求項１〜７のうちのいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
窒化ガリウム層と、
該窒化ガリウム層の上に設けられ、電流が印加された場合、窒化ガリウム層との界面に二次元電子気体を生成するための窒化アルミニウムガリウム層と、
窒化アルミニウムガリウム層および窒化ガリウム層に規定された注入領域であって、オーム性金属が注入領域の上に存在する場合、層のオーム特性を改善するための注入領域とを備え、
請求項１〜８のいずれかに記載の方法で製造されたデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも部分的には、ＤＡＲＰＡ契約番号４４００１２１７５９の下で開発された。米国政府は、本発明に一定の権利を有し得る。
【背景技術】
【０００２】
（背景）
本発明は、半導体デバイスに関係し、より具体的には、ＩＩＩ族窒化物ベースの高電子移動度トランジスター（ＨＥＭＴ）に関係する。
【０００３】
ＨＥＭＴは、多様な用途（マイクロ波通信、ミリメートル波通信、レーダー、電波天文学、セル電話、直接放送衛星受信器および電子戦闘システムを含む）に用いられ得る半導体デバイスである。
【０００４】
従来の半導体は、通例、ｎ型不純物でドーピングされて自由電子を生成する伝導層を必要とするが、層内の電子は、これらの不純物と衝突する傾向があり、このことが電子を減速させる。ＨＥＭＴは、電界効果トランジスターであり、電界効果トランジスターは、異なるバンドギャップを有する二つの材料間のヘテロ接合を利用して、ドーピングされた領域ではなく伝導性チャネルを形成する。ＨＥＭＴは、典型的には、伝導層を形成するために不純物を必要とせず、したがって、より高い電子移動度を可能にする。
【０００５】
ＨＥＭＴは、半導体材料（例えば、ケイ素（Ｓｉ）およびガリウムヒ素（ＧａＡｓ））から規則的に製作される。Ｓｉは、低い電子移動度を有し、このことは、高いソース抵抗を生成し、したがって、Ｓｉ半導体材料は、大電力、高周波数および高温の用途にはあまり適さないことがあり得る。
【０００６】
レーダー通信、セルラー通信および衛星通信における信号増幅のデバイスは、しばしばＧａＡｓベースのＨＥＭＴを用いる。ＧａＡｓ半導体材料は、Ｓｉよりも高い電子移動度および低いソース抵抗を有し、このことは、ＧａＡｓ半導体材料がより高い周波数で動作することを可能にする。しかしながら、ＧａＡｓは、高周波数用途における大電力ＧａＡｓ  ＨＥＭＴの使用を妨げる、比較的小さいバンドギャップを有する。
【０００７】
窒化ガリウム（ＧａＮ）半導体材料ならびに窒化アルミニウムおよび窒化ガリウムで構成される合金（ＡｌＧａＮ）から作られる半導体材料の製造における改善は、高周波数、大電力および高温用途における使用のためのＡｌＧａＮ／ＧａＮ  ＨＥＭＴの使用に関心の焦点を当てている。ＡｌＧａＮおよびＧａＮは、大きいバンドギャップを有し、このことによって、ＡｌＧａＮおよびＧａＮは、これらのタイプの用途に対してＳｉおよびＧａＡｓよりも優れている。
【０００８】
ＧａＮ上に層化されたＡｌＧａＮの使用ならびに二つの材料の結晶構造の不適合および二つの材料の異なるバンドギャップエネルギーは、所定の状況下で二次元電子気体（２ＤＥＧ）の生成をもたらす。２ＤＥＧ層は、より小さいバンドギャップ材料において蓄積し、非常に高い電子濃度を含む。より大きいバンドギャップ材料に由来する電子は、より高い電子移動度を可能にする２ＤＥＧに移動する。
【０００９】
高い電子濃度と高い電子移動度との組み合わせは、高周波数用途に対して、ＡｌＧａＮ／ＧａＮ  ＨＥＭＴに、金属半導体電界効果トランジスター（ＭＥＳＦＥＴ）よりも優れた性能を提供する。
【００１０】
ＡｌＧａＮ／ＧａＮ  ＨＥＭＴを製作する一つの方法は、基板（典型的には、炭化ケイ素（ＳｉＣ））上にＧａＮの層を形成することと、ＧａＮ層上にＡｌＧａＮの薄い層を形成することと、ＡｌＧａＮ層上にオーム接点およびゲート接点を提供することとを含む。
【００１１】
従来、チタン（Ｔｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、ニッケル（Ｎｉ）および金（Ａｕ）の合金が、オーム接点を形成している。電子接点として機能するために、合金は、合金が配置されるＡｌＧａＮ層ではなく、２ＤＥＧ層に対してオーム性でなければならない。この合金に対するＡｕの付加は、接点が２ＤＥＧ層に対してオーム性であることを可能にするが、Ａｕはまた、合金に形成しにくさを与える。
【００１２】
当該分野で一般的によく理解されているＡｌＧａＮ／ＧａＮ  ＨＥＭＴ上の低抵抗オーム接点を形成する別の方法は、オーム接点領域においてイオン注入を利用する。この態様での注入は、Ｔｉ／Ｎｉ／Ａｌ接点の使用を可能にし、Ａｕの使用によって生じる合金の形成しにくさを排除する。
【００１３】
それにもかかわらず、この注入プロセスは、多用量の注入イオン（注入される領域内で十分な活性化率を得るために用いられなければならない）に起因する別の問題をもたらす。多用量の注入イオンは、大量の結晶破壊をもたらす。この破壊は、デバイスをアニールすることによって修正され得るが、ＳｉＣおよびＡｌＧａＮは、アニーリングによって再結晶化することが困難である。ＳｉＣおよびＡｌＧａＮを適切に再結晶化させるために、アニーリング時間をより長くすることが用いられ得る。しかしながら、より長く時間をかけることは、デバイスの他の特徴を損傷する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
したがって、多用量のイオンを用い、注入された結晶に与える損傷がより少なく、そのためアニーリングの必要がより少ない注入プロセスに対する必要性がある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
（概要）
一局面において、本発明は、高電子移動度トランジスターを形成する方法である。方法は、規定された位置においてＩＩＩ族窒化物層にイオンを注入することを含み、イオンは、注入されるとき、層と接点の金属との間に改善されたオーム接点を生成する。
【００１６】
注入は、室温より高く、ＩＩＩ族窒化物層に加えられる損傷の量を低減するのに十分に熱いが、ゲートでの漏出またはエピタキシャル層解離をもたらす表面の問題が生じる温度よりも低い温度で行われる。オーム接点が、ＩＩＩ族窒化物層上の注入される規定された位置に付加される。
【００１７】
別の局面において、方法は、ＩＩＩ族窒化物層内に首尾よくイオンを注入するのに十分に高いが、ＩＩＩ族窒化物層を融解または破壊する電流よりも低いイオンビーム電流を、室温より高く、ＩＩＩ族窒化物層に加えられる損傷の量を低減するのに十分に熱いが、ゲートでの漏出またはエピタキシャル層解離をもたらす表面の問題が生じる温度よりも低い温度で、注入を行うことを含む。
【００１８】
さらに別の局面において、本発明は、トランジスター前駆体であって、トランジスター前駆体は、炭化ケイ素およびサファイアで構成される群から選択される成長基板と、成長基板上の窒化ガリウムの層と、電流がＨＥＭＴの配向において印加されるとき、窒化ガリウム層と窒化アルミニウムガリウムの層との間の界面で二次元電子気体を生成する窒化ガリウム層上の窒化アルミニウムガリウムの層と、オーム性金属が規定された注入される領域に付加されるとき、窒化アルミニウムガリウム層と窒化ガリウム層とのオーム特性を改善する窒化アルミニウムガリウム層と窒化ガリウム層とにおける規定された注入される領域を含み、トランジスター前駆体の規定された注入される領域は、約２５０℃と約９００℃との間の温度を有する。
【００１９】
本発明の前記および他の目的と利点と、ならびにそれらが遂行される態様は、添付の図面と結びつけて理解される以下の詳細な説明に基づいて、より明確になる。
例えば、本発明は以下の項目を提供する。
（項目１）
高電子移動度トランジスターを形成する方法であって、該方法は、
規定された位置においてＩＩＩ族窒化物層にイオンを注入することであって、該イオンは、注入されるとき、該層と接点の金属との間に改善されたオーム接点を生成し、該注入は、室温より高く、ＩＩＩ族窒化物層に加えられる損傷の量を低減するのに十分に熱いが、ゲートでの漏出またはエピタキシャル層解離をもたらす表面の問題が生じる温度よりも低い温度で行われる、ことと、
オーム接点を、該ＩＩＩ族窒化物層上の注入される規定された位置に付加することと
を包含する、方法。
（項目２）
チタンと、アルミニウムと、ニッケルと、チタン、アルミニウムおよびニッケルの合金と、窒化チタンタングステンと、窒化チタンと、モリブデンと、ケイ化モリブデンとで構成される群から選択されたオーム接点を付加することを包含する、項目１に記載の方法。
（項目３）
上記ＩＩＩ族窒化物層に、約２５０℃と約９００℃との間の温度でイオンを注入することを包含する、項目１に記載の高電子移動度トランジスターを形成する方法。
（項目４）
上記ＩＩＩ族窒化物層に、約３０μＡと約１３０μＡとの間のイオンビーム電流を注入することを包含する、項目１〜３のいずれか一項に記載の高電子移動度トランジスターを形成する方法。
（項目５）
ＡｌＧａＮ層への損傷の量を低減するために、上記ＩＩＩ族窒化物層に、該ＩＩＩ族窒化物層の上部に配置された保護層を通じてイオンを注入することを包含する、項目１に記載の高電子移動度トランジスターを形成する方法。
（項目６）
上記規定された位置でない位置での注入を防ぐために、上記注入するステップより前に上記ＩＩＩ族窒化物層上にマスク層を配置することを包含する、項目１に記載の高電子移動度トランジスターを形成する方法。
（項目７）
高電子移動度トランジスターを形成する方法であって、該方法は、
ＩＩＩ族窒化物層上に保護層を配置することであって、該保護層は、該ＩＩＩ族窒化物層への損傷の量を低減する、ことと、
規定された位置において該ＩＩＩ族窒化物層に、該保護層を通じてイオンを注入することであって、該イオンは、注入されるとき、該層と接点の金属との間に改善されたオーム接点を生成し、該注入は、該ＩＩＩ族窒化物層内に首尾よくイオンを注入するのに十分に高いが、該ＩＩＩ族窒化物層を融解または破壊する電流よりも低いイオンビーム電流を行われ、該注入は、室温より高く、該ＩＩＩ族窒化物層に加えられる損傷の量を低減するのに十分に熱いが、ゲートでの漏出またはエピタキシャル層解離をもたらす表面の問題が生じる温度よりも低い温度で行われる、ことと、
チタン、アルミニウム、ニッケルおよびそれらの合金で構成される群から選択されたオーム接点を、該ＩＩＩ族窒化物層上の該注入される規定された位置に付加することと
を包含する、方法。
（項目８）
上記ＩＩＩ族窒化物層に、約２５０℃と約９００℃との間の温度でイオンを注入することを包含する、項目７に記載の高電子移動度トランジスターを形成する方法。
（項目９）
上記ＩＩＩ族窒化物層に、３０μＡと１３０μＡとの間のイオンビーム電流を注入することを包含する、項目７に記載の高電子移動度トランジスターを形成する方法。
（項目１０）
トランジスター前駆体であって、該トランジスター前駆体は、
成長基板と、
該成長基板上の窒化ガリウムの層と、
電流がＨＥＭＴの配向において印加されるとき、窒化ガリウム層と窒化アルミニウムガリウムの層との間の界面で二次元電子気体を生成する該窒化ガリウム層上の窒化アルミニウムガリウムの層と、
オーム性金属が規定された注入される領域に加えられるとき、該窒化アルミニウムガリウム層と該窒化ガリウム層とのオーム特性を改善する該窒化アルミニウムガリウム層と該窒化ガリウム層とにおいて規定された注入される領域とを備え、該トランジスター前駆体の該規定された領域は、約２５０℃と約９００℃との間の温度を有する、トランジスター前駆体。
（項目１１）
上記成長基板は、炭化ケイ素およびサファイアで構成される群から選択される、項目１０に記載のトランジスター前駆体。
（項目１２）
上記窒化アルミニウムガリウム層上のマスクをさらに備え、該マスクは、規定された開口部を有し、該開口部は、次いで上記注入される領域を規定する、項目１０に記載のトランジスター前駆体。
（項目１３）
上記マスクは、二酸化ケイ素、窒化ケイ素および二酸化ケイ素と窒化ケイ素との組み合わせで構成される群から選択される、項目１２に記載のトランジスター前駆体。
（項目１４）
上記規定された注入される領域は、約３５０℃と約８００℃との間の温度を有する、項目１０に記載のトランジスター前駆体。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に従ったＡｌＧａＮ／ＧａＮ  ＨＥＭＴの図式的な断面図である。
【図２】図２〜４は、一実施形態に従った図１のＡｌＧａＮ／ＧａＮ  ＨＥＭＴを製造するプロセスを示す。
【図３Ａ】図２〜４は、一実施形態に従った図１のＡｌＧａＮ／ＧａＮ  ＨＥＭＴを製造するプロセスを示す。
【図３Ｂ】図２〜４は、一実施形態に従った図１のＡｌＧａＮ／ＧａＮ  ＨＥＭＴを製造するプロセスを示す。
【図４】図２〜４は、一実施形態に従った図１のＡｌＧａＮ／ＧａＮ  ＨＥＭＴを製造するプロセスを示す。
【図５】図５〜７は、異なる条件下でケイ素イオンを注入された三つの窒化ガリウムウェーハを示す。
【図６】図５〜７は、異なる条件下でケイ素イオンを注入された三つの窒化ガリウムウェーハを示す。
【図７】図５〜７は、異なる条件下でケイ素イオンを注入された三つの窒化ガリウムウェーハを示す。
【図８】図８は、さまざまな条件下でケイ素イオンを注入されたウェーハの可視範囲における透過スペクトルを描く。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
（詳細な説明）
図1は、本発明の実施形態に従って構成されているＨＥＭＴ１０に基づくＡｌＧａＮ／ＧａＮの概略的な断面図を図示する。ＨＥＭＴは、当該分野内で一般的によく理解されている材料（例えば、炭化ケイ素（ＳｉＣ）またはサファイア（Ａｌ２Ｏ３））から形成された基板１１を含む。ＧａＮ層１２は、基板１１上に提供される。ＨＥＭＴ１０は、ＧａＮ層１２の上に提供されたＡｌＧａＮ層１３を含む。
【００２２】
好適には、ＳｉＣは、基板１１を形成する。ＳｉＣの結晶格子構造は、サファイアよりも密にＩＩＩ族窒化物に適合し、高品質のＩＩＩ族窒化物薄膜をもたらす。さらには、ＳｉＣは、非常に高い熱伝導性を有し、非常に高い熱伝導性は、デバイスのより大きな総出力電力を可能にする。
【００２３】
ＡｌＧａＮ層１３は、ＧａＮ層１２よりも広いバンドギャップを有し、そのことは、ＡｌＧａＮ層１３からＧａＮ層１２への自由電荷移動をもたらす。電荷は、ＡｌＧａＮ層１３とＧａＮ層１２との界面で蓄積し、二次元電子気体（２ＤＥＧ）（図示されていない）を形成する。２ＤＥＧは、非常に高い電子移動度を有し、高周波数で非常に高い相互コンダクタンスを有するＨＥＭＴ１０をもたらす。ゲート１４に印加される電圧は、ゲート１４の下で２ＤＥＧ内の電子の流れを制御し、電子の流れ全体に対する制御を可能にする。好適には、ゲート１４は、ショットキーゲートである。
【００２４】
ＡｌＧａＮ層１３に提供されたソース接点１５およびドレイン接点１６は、好適にはチタン（Ｔｉ）、アルミニウム（Ａｌ）およびニッケル（Ｎｉ）で形成される。オーム接点１５およびオーム接点１６のために用いられる従来の合金は、Ｔｉ、Ａｌ、Ｎｉおよび金（Ａｕ）で形成される。Ａｕの付加は、合金に形成しにくさを与え、そのため本発明の接点１５および接点１６は、好適にはＡｕを含まない。オーム接点に対する他の候補組成物は、窒化チタンタングステン（Ｔｉ−Ｗ−Ｎ）、窒化チタン（Ｔｉ−Ｎ）、モリブデン（Ｍｏ）およびケイ化モリブデンを含む。
【００２５】
ｎ型ドーパントの高イオンビーム電流を用いる高温イオン注入は、注入される領域２０および注入される領域２１を作る。好適には、ドーパントイオンは、Ｓｉ＋である。
これらの注入される領域２０および注入される領域２１は、接点１５および接点１６が２ＤＥＧに対してオーム性であることを可能にする。
【００２６】
本明細書で用いられる場合、高温とは、ゲート１４での漏出またはエピタキシャル層解離をもたらす表面の問題が生じる温度よりも低いが、室温よりも高い温度を含むように理解されるべきである。好適には、注入が生じる温度は、約２５０℃と約９００℃との間である。
【００２７】
本明細書で用いられる場合、高イオンビーム電流とは、結晶を融解するか、または破壊する電流よりも低いが、ＡｌＧａＮ層１３およびＧａＮ層１２の中へ首尾よくイオンを注入するのに十分に高いビーム電流を含むように理解されるべきである。好適には、ビーム電流は、３０μＡと１３０μＡとの間にある。
【００２８】
一実施形態において、本発明は、ＡｌＧａＮ／ＧａＮ  ＨＥＭＴであり、注入される領域２０および注入される領域２１は、４０μＡのイオンビーム電流を６５０℃の温度で注入されている。
【００２９】
別の実施形態において、本発明は、ＡｌＧａＮ／ＧａＮ  ＨＥＭＴであり、注入される領域２０および注入される領域２１は、１２０μＡのイオンビーム電流を６５０℃の温度で注入されている。
【００３０】
第三の実施形態において、本発明は、ＡｌＧａＮ／ＧａＮ  ＨＥＭＴであり、注入される領域２０および注入される領域２１は、４０μＡのイオンビーム電流を３５０℃の温度で注入されている。
【００３１】
第四の実施形態において、本発明は、ＡｌＧａＮ／ＧａＮ  ＨＥＭＴであり、注入される領域２０および注入される領域２１は、１２０μＡのイオンビーム電流を３５０℃の温度で注入されている。
【００３２】
本発明はまた、高温イオン注入を用いてＨＥＭＴを製作する方法を含む。米国特許第７，２３０，２８４号は、図２に示すように、基板１１上にＧａＮ層１２を形成し、ＧａＮ層１２上にＡｌＧａＮ層１３を形成する方法を開示している。
【００３３】
図３Ａに示すように、マスク層１７は、ＡｌＧａＮ層１３の一部分のみを保護し、ＡｌＧａＮ層１３の一部分は、注入されず、注入されるべき領域内に結晶を露出されたままにしておく。マスク層１７は、高温、高イオンビーム電流注入の条件に耐える能力があり、別に注入ステップまたはデバイスに悪影響を及ぼすことのない材料である。例えば、マスク層１７は、酸化物で形成され得る。
【００３４】
次いで、デバイスは、高温において維持され、高電流ビームは、ｎ型ドーパントイオン（例えば、Ｓｉ＋イオン）をＡｌＧａＮ層１３を通じてＧａＮ層１２の中に注入し、注入される領域２０および注入される領域２１を形成する。イオンは、オーム接点１５およびオーム接点１６がＤＥＧに対してオーム性に作用することを可能にする深さに注入される。
【００３５】
図３Ｂに示すように、この方法の特定の実施形態において、保護層１８は、注入されるべき領域の上に配置され得る。より特定の実施形態において、窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）が保護層１８である。保護層１８は、イオンビームによって作られるＡｌＧａＮ層に対する損傷の量を低減する。ＡｌＧａＮがアニーリング法を用いて再結晶化するのが特に困難であり得るので、保護層１８の使用は、好適である。
【００３６】
注入の後で、アニーリングプロセスは、損傷した注入される領域２０および注入される領域２１を改善する。アニーリングがデバイスの他の部分を損傷する可能性を有するので、より短いアニーリング時間が所望される。高温での注入は、注入される領域へのより少ない損傷をもたらし、したがってより短いアニーリング時間を可能にし、そのことは、アニーリングに基づく二次的な損傷の可能性を低減する。
【００３７】
図４に示すように、オーム接点１５およびオーム接点１６は、次いで、注入される領域２０および注入される領域２１の上のＡｌＧａＮ層１３上に形成される。オーム接点１５およびオーム接点１６は、注入される領域２０および注入される領域２１を通じて２ＤＥＧと電子的に接続する。好適には、Ｔｉ、ＮｉおよびＡｌの合金が、オーム接点１５およびオーム接点１６を形成する。
【００３８】
ゲート１４は、２ＤＥＧの上のＡｌＧａＮ層１３上に形成され得る。ゲート１４に印加される電圧は、２ＤＥＧ内の電子の流れを制御し、電子の流れ全体に対する制御を可能にする。好適には、ゲート１４は、ショットキーゲートである。
【００３９】
図５〜７における各ウェーハは、Ｓｉ＋イオンを注入されたＧａＮである。図５〜７は、高温でこの方法の注入ステップを行うことが、室温での注入と同じくらいに注入された結晶を損傷することを回避することを図示する。図５〜７において、より淡い影は、より少ない結晶の損傷に基づいて、より多くの光の通過を示し、一方で、より暗い影は、より多くの結晶の損傷に基づいて、より少ない光の通過を示す。
【００４０】
図５において、ウェーハの左上４分の１  ３０は、３５０℃の温度で１２０μＡのイオンビーム電流を注入されている。ウェーハの右下４分の１  ３１は、室温で１２０μＡのイオンビーム電流を注入されている。左上４分の１  ３０は、右下４分の１  ３１よりもかなり明るく、注入中のより高い温度に起因した損傷がかなり少ないことを示している。
【００４１】
同様に、図６において、ウェーハの左上４分の１  ３２は、６５０℃の温度で１２０μＡのイオンビーム電流を注入されている。ウェーハの右下４分の１  ３３は、室温で１２０μＡのイオンビーム電流を注入されている。左上４分の１  ３２は、右下４分の１  ３３よりもかなり明るく、注入中のより高い温度に起因した損傷がかなり少ないことを有意に示している。
【００４２】
図５におけるウェーハの左上４分の１  ３０と図６におけるウェーハの左上４分の１  ３２との比較はまた、より高い温度での注入が注入プロセスによって作られる結晶の損傷の量を低減することを示している。
【００４３】
高電流イオンビームの使用は、低電流イオンビームに対する二つの別個の利点を提供する。高電流イオンビームを用いることは、所与の用量のドーパントイオンを注入する時間を低減し、したがってコストを低減する。加えて、高電流イオンビームの使用は、注入中のウェーハの温度をさらに高め、注入された結晶へのより少ない損傷をもたらす。
【００４４】
図７におけるウェーハは、より高い電流のイオンビームを用いる第二の利点を図示する。図７において、ウェーハの左上４分の１  ３４は、３５０℃の温度で１２０μＡのイオンビーム電流を注入されている。ウェーハの右下４分の１  ３５は、３５０℃の温度で４０μＡのイオンビーム電流を注入されている。左上４分の１  ３４は、右下４分の１  ３５よりもかなり明るく、注入中のより高い温度に起因した損傷がかなり少ないことを示している。左上４分の１  ３４において損傷が低減されたことの一部は、ウェーハの右下４分の１  ３５が注入されている間、左上４分の１  ３４が３５０℃で効果的にアニールされた事実に原因を帰し得る。アニールによって作られた透明度の差は、より高いイオンビーム電流によって作られた透明度の差よりも程度が小さいと考えられている。
【００４５】
図８は、より具体的な態様における前述の明るさと暗さとの比較を図示する。グラフは、可視範囲にわたる光の波長に対して、Ｓｉ＋を注入されたＧａＮウェーハを通じて透過された光のパーセンテージを座標で示している。
【００４６】
二つの最も高いプロット（一方は四角、他方はひし形で形成されている）は、注入されていない二つのＧａＮウェーハの透過率を示す。図８に示されるように、これらの注入されていないウェーハは、最も高いパーセンテージの可視光を透過する。
【００４７】
最も低いプロット（下向きの三角で形成されている）は、可視範囲にわたって１２０μＡのイオンビーム電流を用いて室温においてＳｉ＋を注入されたＧａＮウェーハの透過率を示す。図８に示されるように、このウェーハは、最も低いパーセンテージの可視光を透過する。
【００４８】
円で形成された中間レベルのプロットは、可視範囲にわたって１２０μＡのイオンビーム電流を用いて６５０℃の温度でＳｉ＋を注入されたＧａＮウェーハの透過率を示す。ひし形で形成された中間レベルのプロットは、可視範囲にわたって１２０μＡのイオンビーム電流を用いて３５０℃の温度でＳｉ＋を注入されたＧａＮウェーハの透過率を示す。下向きの三角で形成された中間レベルのプロットは、可視範囲にわたって４０μＡのイオンビーム電流を用いて３５０℃の温度でＳｉ＋を注入されたＧａＮウェーハの透過率を示す。これらの三つの中間レベルのプロットは、本発明の実施形態である三つの異なるウェーハの透過スペクトルを示す。図８に示されるように、これらの三つのウェーハは、室温で注入されたウェーハよりも多くの可視範囲にわたる光を透過する。図８はまた、これらの三つのウェーハが、注入されていないウェーハよりも少ない可視範囲にわたる光を透過することを示す。
【００４９】
アスタリスクで形成された中間レベルのプロット（すなわち、１２０μＡの電流を用いて３５０℃の温度で注入されたウェーハ）が、下向きの三角で形成された中間レベルのプロット（すなわち、４０μＡの電流を用いて３５０℃の温度で注入されたウェーハ）よりも可視範囲にわたってより高い値を有することもまた、留意されるべきである。この比較は、典型的には、より高いビーム電流で注入されたウェーハが、より低いビーム電流で注入されたウェーハよりも高いパーセンテージの光を透過することを示す。
【００５０】
プロットは、高温での注入（例えば、三つの中間レベルのプロット）が、室温での注入（例えば、最も低いプロット）よりもはるかに高いパーセンテージの可視光を透過するウェーハを生成することを示す。透過のパーセンテージは、ウェーハの結晶構造へのより少ない損傷と相関関係がある。したがって、高温での注入は、室温での注入よりもウェーハの結晶構造に与える損傷が少ない。
【００５１】
プロットはまた、より高いイオンビーム電流を注入されたウェーハが、より低いイオンビーム電流を注入されたウェーハよりも高いパーセンテージの可視光を透過することを示す。ここでもまた、透過のパーセンテージは、ウェーハの結晶構造へのより少ない損傷と相関関係がある。したがって、より高いイオンビーム電流の注入は、より低いイオンビーム電流の注入よりもウェーハの結晶構造に与える損傷が少ない。
【００５２】
本発明の方法は、上記で開示された方法よりも結晶への損傷がかなり少ないＨＥＭＴを生成する。その結果、本発明の方法を用いて生成されたＨＥＭＴは、従来のＨＥＭＴよりも性能が優れている。
【００５３】
以下の表は、室温で注入されたＨＥＭＴデバイスと、本発明に従って高温で注入されたＨＥＭＴデバイスとの性能に関するデータを含む。
【００５４】
【表１】
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表の複数のウェーハは、１．００×１０１６原子／ｃｍ２のＳｉ＋の同じ注入用量および同じ温度のアニール（１０８０℃）を受けた。データは、両方のウェーハが同じＲＦ電力、ゲートソース電圧、ドレインソース電圧および電流を供給されたことを示す。高温注入されたＨＥＭＴは、より高い利得、出力電力、電力付加効率、ドレインソース電流およびより低い平均オン抵抗を有していた。このデータは、本発明に従って形成されたデバイスが、室温でのイオン注入を用いて形成されたデバイスよりも良好なデバイス性能を有することを示す。
【００５５】
図面および明細書において本発明の好適な実施形態が述べられ、特定の用語が利用されているが、特定の用語は、包括的かつ説明的な意味においてのみ用いられ、制限のためには用いられておらず、本発明の範囲は、特許請求の範囲において規定される。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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