(57)【要約】  トランジスタ製作は、基板上に窒化物ベースのチャネル層を形成すること、窒化物ベースのチャネル層上に障壁層を形成すること、窒化物ベースのチャネル層のコンタクト領域を露出させるように障壁層にコンタクト凹部を形成すること、例えば、低温堆積プロセスを使用して、窒化物ベースのチャネル層の露出されたコンタクト領域上にコンタクト層を形成すること、コンタクト層上にオーミックコンタクトを形成すること、及びオーミックコンタクトに隣接した障壁層上に配置されたゲートコンタクトを形成すること、を含んでいる。また、高電子移動度トランジスタ（ＨＥＭＴ）及びＨＥＭＴの製作方法が提供される。ＨＥＭＴは、基板上の窒化物ベースのチャネル層と、窒化物ベースのチャネル層上の障壁層と、チャネル層の中まで延びる、障壁層のコンタクト凹部と、コンタクト凹部の中の窒化物ベースのチャネル層上の窒化物ベースのｎ型半導体材料のコンタクト領域と、窒化物ベースのコンタクト領域上のオーミックコンタクトと、このオーミックコンタクトに隣接した障壁層上に配置されたゲートコンタクトと、を含んでいる。窒化物ベースのｎ型半導体材料のコンタクト領域及び窒化物ベースのチャネル層は、表面積拡大構造を含んでいる。
2007538402.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に窒化物ベースのチャネル層を形成するステップと、
前記窒化物ベースのチャネル層上に障壁層を形成するステップと、
前記窒化物ベースのチャネル層のコンタクト領域を露出させるように、前記障壁層にコンタクト凹部を形成するステップと、
低温堆積プロセスを使用して、前記窒化物ベースのチャネル層の前記露出されたコンタクト領域上にコンタクト層を形成するステップと、
前記コンタクト層上にオーミックコンタクトを形成するステップと、
前記オーミックコンタクトに隣接した前記障壁層上に配置されたゲートコンタクトを形成するステップと
を有することを特徴とするトランジスタの製作方法。
【請求項２】
前記低温プロセスは、９６０℃より低い温度を使用することを特徴とする請求項１に記載のトランジスタの製作方法。
【請求項３】
前記低温プロセスは、約４５０℃より低い温度を使用することを特徴とする請求項１に記載のトランジスタの製作方法。
【請求項４】
前記低温プロセスは、約２００℃より低い温度を使用することを特徴とする請求項１に記載のトランジスタの製作方法。
【請求項５】
前記コンタクト層は、ＧａＮ及びＡｌＧａＮ以外のｎ型縮退半導体材料を備えることを特徴とする請求項１に記載のトランジスタの製作方法。
【請求項６】
前記コンタクト層は、非窒化物ＩＩＩ−Ｖ族半導体材料、ＩＶ族半導体材料及び／又はＩＩ−ＶＩ族半導体材料を備えることを特徴とする請求項５に記載のトランジスタの製作方法。
【請求項７】
低温堆積プロセスを使用して前記窒化物ベースのチャネル層の前記露出されたコンタクト領域上にコンタクト層を形成する前記ステップは、有機金属化学気相成長（ＭＯＣＶＤ）、分子線エピタキシィ（ＭＢＥ）、プラズマ増速化学気相成長（ＰＥＣＶＤ）、スパッタリング及び／又は水素化物気相エピタキシィ（ＨＶＰＥ）によって、窒化物ベースのコンタクト層を形成することを特徴とする請求項１に記載のトランジスタの製作方法。
【請求項８】
前記低温堆積プロセスは、トランジスタが形成されるウェーハからの質量の輸送以外のプロセスであることを特徴とする請求項１に記載のトランジスタの製作方法。
【請求項９】
前記障壁層上に第１の誘電体層を形成するステップと、
前記第１の誘電体層にゲート凹部を形成するステップとを備え、
ゲートコンタクトを形成する前記ステップが、前記コンタクト凹部の中にゲートコンタクトを形成することを含み、さらに、
コンタクト凹部を形成する前記ステップは、前記窒化物ベースのチャネル層の部分を露出させるオーミックコンタクト凹部を前記第１の誘電体層及び前記障壁層に形成することを特徴とする請求項１に記載のトランジスタの製作方法。
【請求項１０】
前記第１の誘電体層は、窒化珪素層を備えることを特徴とする請求項９に記載のトランジスタの製作方法。
【請求項１１】
前記窒化珪素層は、前記トランジスタの不動態化層を実現することを特徴とする請求項１０に記載のトランジスタの製作方法。
【請求項１２】
前記障壁層上に第１の誘電体層を形成するステップを備え、
ゲートコンタクトを形成する前記ステップが、前記第１の誘電体層の上にゲートコンタクトを形成することを含み、さらに、
コンタクト凹部を形成する前記ステップは、前記窒化物ベースのチャネル層の部分を露出させるオーミックコンタクト凹部を前記第１の誘電体層及び前記障壁層に形成することを特徴とする請求項１に記載のトランジスタの製作方法。
【請求項１３】
前記コンタクト凹部は、前記チャネル層の中に延びることを特徴とする請求項１に記載のトランジスタの製作方法。
【請求項１４】
オーミックコンタクトを形成する前記ステップは、オーミックコンタクトをアニールすることなしに前記オーミックコンタクトを形成することを特徴とする請求項１に記載のトランジスタの製作方法。
【請求項１５】
オーミックコンタクトを形成する前記ステップは、
前記コンタクト層上の金属層をパターン形成すること、
前記パターン形成された金属層を約８５０℃以下の温度でアニールすることを特徴とする請求項１に記載のトランジスタの製作方法。
【請求項１６】
前記窒化物ベースのチャネル層の前記露出されたコンタクト領域上にコンタクト層を形成する前記ステップは、前記窒化物ベースのチャネル層の前記露出されたコンタクト領域上に、コンタクト層を、前記チャネル層と前記障壁層の間の界面に形成された２次元電子ガス領域のシート抵抗率よりも小さいシート抵抗率を実現するのに十分な厚さに形成することを特徴とする請求項１に記載のトランジスタの製作方法。
【請求項１７】
コンタクト層を形成する前記ステップは、ｎ型ＩｎＧａＮ、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＡｌＧａＮ、ＩｎＡｌＮ及び／又はＩｎＮの層を形成することを特徴とする請求項１に記載のトランジスタの製作方法。
【請求項１８】
前記ＩｎＧａＮ、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＡｌＧａＮ、ＩｎＡｌＮ及び／又はＩｎＮの層は、形成中にＳｉ、Ｇｅ及び／又はＯをドープされることを特徴とする請求項１７に記載のトランジスタの製作方法。
【請求項１９】
前記チャネル層と前記ｎ型コンタクト層の間に平面界面に比べて増加した表面積の界面を設けるように前記チャネル層の側面部を形成するステップをさらに有することを特徴とする請求項１に記載のトランジスタの製作方法。
【請求項２０】
前記ｎ型コンタクト層上にオーミックコンタクトを形成する前記ステップは、前記チャネル層の部分まで延びるオーミックコンタクトを前記ｎ型コンタクト層上に形成することを特徴とする請求項１９に記載のトランジスタの製作方法。
【請求項２１】
前記ｎ型コンタクト層上にオーミックコンタクトを形成する前記ステップは、前記チャネル層の側面部の前で終わるオーミックコンタクトを前記ｎ型コンタクト層上に形成することを特徴とする請求項１９に記載のトランジスタの製作方法。
【請求項２２】
前記コンタクト領域に隣接した前記チャネル層に穴を形成するステップと、
前記穴の中に窒化物ベースのｎ型半導体材料を入れるステップとを備え、
前記ｎ型コンタクト層上にオーミックコンタクトを形成する前記ステップは、前記ｎ型コンタクト層及び前記穴の中の前記窒化物ベースのｎ型半導体材料にオーミックコンタクトを形成することを特徴とする請求項１に記載のトランジスタの製作方法。
【請求項２３】
前記コンタクト凹部は第１のコンタクト凹部を含み、前記コンタクト領域は第１のコンタクト領域を含み、さらに前記オーミックコンタクトは第１のオーミックコンタクトを含み、前記方法は、さらに、
前記窒化物ベースのチャネル層の第２のコンタクト領域を露出させるように前記障壁層に第２のコンタクト凹部を形成するステップと、
低温堆積プロセスを使用して、前記窒化物ベースのチャネル層の前記露出された第２のコンタクト領域上にコンタクト層を形成するステップと、
前記コンタクト層上に第２のオーミックコンタクトを形成するステップとを有し、
ゲートコンタクトを形成する前記ステップは、前記第１と第２のオーミックコンタクトの間の前記障壁層上に配置されたゲートコンタクトを形成することを特徴とする請求項１に記載のトランジスタの製作方法。
【請求項２４】
コンタクト凹部を形成する前記ステップは、前記障壁層の部分を露出させるコンタクト凹部を形成し、さらに、コンタクト層を形成する前記ステップは、前記障壁層の前記露出された部分まで延びるコンタクト層を形成することを特徴とする請求項１に記載のトランジスタの製作方法。
【請求項２５】
基板上に窒化物ベースのチャネル層を形成するステップと、
前記窒化物ベースのチャネル層上に障壁層を形成するステップと、
前記障壁層上にマスク層を形成するステップと、
前記窒化物ベースのチャネル層の部分を露出させるコンタクト開口を設けるために、前記マスク層及び前記障壁層をパターン形成するステップと、
前記窒化物ベースのチャネル層の前記露出された部分及び前記マスク層上にコンタクト層を形成するステップと、
窒化物ベースのコンタクト領域を設けるために、前記マスク層及び前記マスク層上の前記コンタクト層の部分を選択的に除去するステップと、
前記窒化物ベースのコンタクト領域上にオーミックコンタクトを形成するステップと、
前記オーミックコンタクトに隣接した前記障壁層上に配置されたゲートコンタクトを形成するステップと
を有することを特徴とするトランジスタの製作方法。
【請求項２６】
前記障壁層上に第１の誘電体層を形成するステップと、
前記第１の誘電体層に凹部を形成するステップとを有し、
ゲートコンタクトを形成する前記ステップが、前記凹部にゲートコンタクトを形成し、
前記障壁層上にマスク層を形成する前記ステップは、前記第１の誘電体層上にマスク層を形成し、
前記窒化物ベースのチャネル層の部分を露出させるコンタクト開口を設けるために前記マスク層及び前記障壁層をパターン形成する前記ステップは、前記窒化物ベースのチャネル層の部分を露出させるコンタクト開口を設けるために前記マスク層、前記第１の誘電体層及び前記障壁層をパターン形成することを特徴とする請求項２５に記載のトランジスタの製作方法。
【請求項２７】
前記第１の誘電体層は、窒化珪素層を備えることを特徴とする請求項２５に記載のトランジスタの製作方法。
【請求項２８】
前記窒化珪素層は、前記トランジスタの不動態化層を実現することを特徴とする請求項２７に記載のトランジスタの製作方法。
【請求項２９】
前記マスク層は、誘電体層を備えることを特徴とする請求項２５に記載のトランジスタの製作方法。
【請求項３０】
前記誘電体層は、酸化珪素層を備えることを特徴とする請求項２９に記載のトランジスタの製作方法。
【請求項３１】
前記マスク層は、フォトレジスト及び／又は電子ビームレジストのマスク層を備えることを特徴とする請求項２５に記載のトランジスタの製作方法。
【請求項３２】
オーミックコンタクトを形成する前記ステップは、オーミックコンタクトをアニールすることなしに前記オーミックコンタクトを形成することを特徴とする請求項２５に記載のトランジスタの製作方法。
【請求項３３】
オーミックコンタクトを形成する前記ステップは、
前記窒化物ベースのコンタクト領域上の金属層をパターン形成し、
前記パターン形成された金属層を約８５０℃より低い温度でアニールすることを特徴とする請求項２５に記載のトランジスタの製作方法。
【請求項３４】
前記窒化物ベースのチャネル層の前記露出された部分及び前記酸化物層上にコンタクト層を形成するステップは、有機金属化学気相成長（ＭＯＣＶＤ）、分子線エピタキシィ（ＭＢＥ）、プラズマ増速化学気相成長（ＰＥＣＶＤ）、スパッタリング及び／又は水素化物蒸気相エピタキシィ（ＨＶＰＥ）によって、窒化物ベースのコンタクト層を形成することを特徴とする請求項２５に記載のトランジスタの製作方法。
【請求項３５】
前記窒化物ベースのチャネル層の前記露出された部分及び前記マスク層上にコンタクト層を形成する前記ステップは、前記窒化物ベースのチャネル層の前記露出された部分及び前記マスク層上に、コンタクト層を、前記チャネル層と前記障壁層の間の界面に形成された２次元電子ガス領域のシート抵抗率よりも小さいシート抵抗率を実現するのに十分な厚さに形成することを特徴とする請求項２５に記載のトランジスタの製作方法。
【請求項３６】
コンタクト層を形成する前記ステップは、ｎ型ＩｎＧａＮ、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＡｌＧａＮ、ＩｎＡｌＮ及び／又はＩｎＮの層を形成することを特徴とする請求項１８に記載のトランジスタの製作方法。
【請求項３７】
前記ＩｎＧａＮ、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＡｌＧａＮ、ＩｎＡｌＮ及び／又はＩｎＮの層は、形成中にＳｉ、Ｇｅ及び／又はＯをドープされることを特徴とする請求項２９に記載のトランジスタの製作方法。
【請求項３８】
前記コンタクト層は、ＧａＮ及びＡｌＧａＮ以外のｎ型縮退半導体材料を備えることを特徴とする請求項２５に記載のトランジスタの製作方法。
【請求項３９】
前記コンタクト層は、非窒化物ＩＩＩ−Ｖ族半導体材料、ＩＶ族半導体材料及び／又はＩＩ−ＶＩ族半導体材料を備えることを特徴とする請求項３８に記載のトランジスタの製作方法。
【請求項４０】
前記チャネル層と前記コンタクト層の間に平面界面に比べて増加した表面積の界面を設けるように前記チャネル層の側面部を形成するステップを有することを特徴とする請求項２５に記載のトランジスタの製作方法。
【請求項４１】
オーミックコンタクトを形成する前記ステップは、前記チャネル層の部分まで延びるオーミックコンタクトを前記窒化物ベースのコンタクト領域上に形成することを特徴とする請求項４０に記載のトランジスタの製作方法。
【請求項４２】
オーミックコンタクトを形成する前記ステップは、前記チャネル層の側面部の前で終わるオーミックコンタクトを前記窒化物ベースのコンタクト領域上に形成することを特徴とする請求項４０に記載のトランジスタの製作方法。
【請求項４３】
前記コンタクト領域に隣接した前記チャネル層の中に穴を形成するステップを有し、
コンタクト層を形成する前記ステップが、前記穴の中に窒化物ベースの半導体材料を入れることをさらに含み、
前記窒化物ベースのコンタクト領域上にオーミックコンタクトを形成する前記ステップは、前記窒化物ベースのコンタクト領域、及び前記穴の中の前記窒化物ベースの半導体材料にオーミックコンタクトを形成することを特徴とする請求項２５に記載のトランジスタの製作方法。
【請求項４４】
前記コンタクト開口は第１のコンタクト開口を含み、前記窒化物ベースのコンタクト領域は第１の窒化物ベースのコンタクト領域を含み、さらに前記オーミックコンタクトが第１のオーミックコンタクトを含み、前記方法は、
前記窒化物ベースのチャネル層の部分を露出させる第２のコンタクト開口を設けるために前記マスク層及び前記障壁層をパターン形成するステップと、
前記第２のコンタクト開口によって露出された前記窒化物ベースのチャネル層の前記部分上にコンタクト層を形成するステップと、
前記第２の窒化物ベースのコンタクト領域上に第２のオーミックコンタクトを形成するステップとを有し、
前記マスク層を選択的に除去する前記ステップは、前記第１の窒化物ベースのコンタクト領域及び第２の窒化物ベースのコンタクト領域を設けるために前記マスク層及び前記マスク層上の前記コンタクト層の部分を選択的に除去し、
ゲートコンタクトを形成する前記ステップは、前記第１と第２のオーミックコンタクトの間の前記障壁層上に配置されたゲートコンタクトを形成することを特徴とする請求項２５に記載のトランジスタの製作方法。
【請求項４５】
前記コンタクト凹部は前記障壁層の部分を露出させ、さらに、コンタクト層を形成する前記ステップは、前記障壁層の前記露出された部分まで延びるコンタクト層を形成することを特徴とする請求項２５に記載のトランジスタの製作方法。
【請求項４６】
基板上の窒化物ベースのチャネル層と、
前記窒化物ベースのチャネル層上の障壁層と、
前記チャネル層の中まで延びる、前記障壁層の少なくとも１つのコンタクト凹部と、
前記コンタクト凹部中の前記窒化物ベースのチャネル層上のコンタクト領域と、
前記障壁層上に配置されたゲートコンタクトとを備え、
前記コンタクト領域及び前記窒化物ベースのチャネル層が、表面積拡大構造を含むことを特徴とする高電子移動度トランジスタ。
【請求項４７】
前記表面積拡大構造は、前記チャネル層の中に延びる前記コンタクト凹部の部分のパターン形成された側面部を備えることを特徴とする請求項４６に記載の高電子移動度トランジスタ。
【請求項４８】
前記コンタクト領域上にオーミックコンタクトをさらに備えることを特徴とする請求項４６に記載の高電子移動度トランジスタ。
【請求項４９】
前記オーミックコンタクトは、前記側面部の面積内で前記チャネル層まで延びていないことを特徴とする請求項４８に記載の高電子移動度トランジスタ。
【請求項５０】
前記オーミックコンタクトは、前記側面部の面積内で前記チャネル層まで延びていることを特徴とする請求項４８に記載の高電子移動度トランジスタ。
【請求項５１】
前記表面積拡大構造は、ｎ型半導体材料をその中に有し前記チャネル層中に延びる穴を備え、前記オーミックコンタクトは、前記穴の中の前記窒化物ベースのｎ型半導体材料と接触していることを特徴とする請求項４８に記載の高電子移動度トランジスタ。
【請求項５２】
前記コンタクト領域は、ＩｎＧａＮ、ＩｎＡｌＧａＮ、ＩｎＡｌＮ、及び／又はＩｎＮの層を備えることを特徴とする請求項４６に記載の高電子移動度トランジスタ。
【請求項５３】
前記コンタクト領域は、ＡｌＧａＮを備えることを特徴とする請求項４６に記載の高電子移動度トランジスタ。
【請求項５４】
前記コンタクト領域は、ＧａＮを備えることを特徴とする請求項４６に記載の高電子移動度トランジスタ。
【請求項５５】
前記コンタクト領域は、Ｓｉ、Ｇｅ及び／又はＯをドープされたＩｎＧａＮ、ＩｎＡｌＧａＮ、ＩｎＡｌＮ、ＡｌＧａＮ、ＧａＮ、及び／又はＩｎＮを備えることを特徴とする請求項４６に記載の高電子移動度トランジスタ。
【請求項５６】
前記障壁層の上に窒化珪素層を備え、前記ゲートコンタクトが前記窒化珪素層の凹部に設けられていることを特徴とする請求項４６に記載の高電子移動度トランジスタ。
【請求項５７】
前記オーミックコンタクトは第１のオーミックコンタクトを備え、前記トランジスタが、前記ゲートコンタクトに隣接して前記第１のオーミックコンタクトの反対側に第２のオーミックコンタクトを備えることを特徴とする請求項４８に記載の高電子移動度トランジスタ。
【請求項５８】
前記コンタクト領域は、ＧａＮ及びＡｌＧａＮ以外のｎ型縮退半導体材料を備えることを特徴とする請求項４６に記載の高電子移動度トランジスタ。
【請求項５９】
前記コンタクト領域は、非窒化物ＩＩＩ−Ｖ族半導体材料、ＩＶ族半導体材料及び／又はＩＩ−ＶＩ族半導体材料を備えることを特徴とする請求項５８に記載の高電子移動度トランジスタ。
【請求項６０】
前記コンタクト領域は、金属及び／又は金属合金を備え、オーミックコンタクトを実現することを特徴とする請求項４６に記載の高電子移動度トランジスタ。
【請求項６１】
前記コンタクト領域は、前記障壁層まで延びていることを特徴とする請求項４６に記載の高電子移動度トランジスタ。
【請求項６２】
前記障壁層上に誘電体層を備え、前記ゲートコンタクトが前記誘電体層上にあることを特徴とする請求項４６に記載の高電子移動度トランジスタ。
【請求項６３】
基板上の窒化物ベースのチャネル層と、
前記窒化物ベースのチャネル層上の障壁層と、
前記チャネル層の中まで延びる、前記障壁層のコンタクト凹部と、
前記コンタクト凹部の中の前記窒化物ベースのチャネル層上のコンタクト領域と、
前記障壁層上に配置されたゲートコンタクトと、
前記コンタクト領域の垂直部分と前記窒化物ベースのチャネル層の間の界面の表面積を平面界面に比べて増加させる手段と
を備えることを特徴とする高電子移動度トランジスタ。
【請求項６４】
基板上に窒化物ベースのチャネル層を形成するステップと、
前記窒化物ベースのチャネル層上に障壁層を形成するステップと、
前記チャネル層の中まで延びる少なくとも１つのコンタクト凹部を前記障壁層に形成するステップと、
前記コンタクト凹部の中の前記窒化物ベースのチャネル層上にコンタクト領域を形成するステップと、
前記障壁層上に配置されたゲートコンタクトを形成するステップとを有し、
前記コンタクト領域を形成するステップ及び前記窒化物ベースのチャネル層を形成するステップが、表面積拡大構造を含むように前記コンタクト領域を形成し、かつ前記窒化物ベースのチャネル層を形成することを特徴とする高電子移動度トランジスタの製作方法。
【請求項６５】
表面積拡大構造を含むように前記コンタクト領域を形成し、かつ前記窒化物ベースのチャネル層を形成することを含む前記コンタクト領域を形成する前記ステップ及び前記窒化物ベースのチャネル層を形成する前記ステップは、チャネル層の中まで延びる前記コンタクト凹部の部分の側面部をパターン形成することを特徴とする請求項６４に記載の高電子移動度トランジスタの製作方法。
【請求項６６】
前記窒化物ベースのコンタクト領域上にオーミックコンタクトを形成することを特徴とする請求項６５に記載の高電子移動度トランジスタの製作方法。
【請求項６７】
オーミックコンタクトを形成する前記ステップは、前記チャネル層まで延びていないオーミックコンタクトを前記側面部の面積内に形成することを特徴とする請求項６６に記載の高電子移動度トランジスタの製作方法。
【請求項６８】
オーミックコンタクトを形成する前記ステップは、前記チャネル層まで延びているオーミックコンタクトを前記側面部の面積内に形成することを特徴とする請求項６６に記載の高電子移動度トランジスタの製作方法。
【請求項６９】
表面積拡大構造を含むように前記コンタクト領域を形成し、かつ前記窒化物ベースのチャネル層を形成することを含む前記コンタクト領域を形成する前記ステップ及び前記窒化物ベースのチャネル層を形成する前記ステップは、
前記チャネル層の中まで延びる穴を形成するステップと、
前記穴の中にｎ型半導体材料を入れるステップと、
前記穴の中の前記ｎ型半導体材料と接触しているオーミックコンタクトを形成するステップと
を有することを特徴とする請求項６４に記載の高電子移動度トランジスタの製作方法。
【請求項７０】
前記コンタクト領域は、ＩｎＧａＮ、ＩｎＡｌＧａＮ、ＩｎＡｌＮ、及び／又はＩｎＮの層を備えることを特徴とする請求項６４に記載の高電子移動度トランジスタの製作方法。
【請求項７１】
前記コンタクト領域は、ＡｌＧａＮを備えることを特徴とする請求項６４に記載の高電子移動度トランジスタの製作方法。
【請求項７２】
前記コンタクト領域は、ＧａＮを備えることを特徴とする請求項６４に記載の高電子移動度トランジスタの製作方法。
【請求項７３】
前記コンタクト領域は、Ｓｉ、Ｇｅ及び／又はＯをドープされたＩｎＧａＮ、ＩｎＡｌＧａＮ、ＩｎＡｌＮ、ＡｌＧａＮ、ＧａＮ、及び／又はＩｎＮを備えることを特徴とする請求項６４に記載の高電子移動度トランジスタの製作方法。
【請求項７４】
前記障壁層上に窒化珪素層を形成し、前記ゲートコンタクトは前記窒化珪素層の凹部に設けられていることを特徴とする請求項６４に記載の高電子移動度トランジスタの製作方法。
【請求項７５】
コンタクト領域を形成する前記ステップは、有機金属化学気相成長（ＭＯＣＶＤ）、分子線エピタキシィ（ＭＢＥ）、プラズマ増速化学気相成長（ＰＥＣＶＤ）、スパッタリング及び／又は水素化物気相エピタキシィ（ＨＶＰＥ）によって、窒化物ベースの半導体材料のコンタクト領域を形成することを特徴とする請求項６４に記載の高電子移動度トランジスタの製作方法。
【請求項７６】
コンタクト領域を形成する前記ステップは、低温堆積プロセスを使用してｎ型半導体材料のコンタクト領域を形成することを特徴とする請求項７５に記載の高電子移動度トランジスタの製作方法。
【請求項７７】
前記コンタクト領域上に第１のオーミックコンタクトを形成するステップと、
前記ゲートコンタクトに隣接して前記第１のオーミックコンタクトの反対側に第２のオーミックコンタクトを形成するステップとを有することを特徴とする請求項６４に記載の高電子移動度トランジスタの製作方法。
【請求項７８】
前記コンタクト領域は、ＧａＮ及びＡｌＧａＮ以外のｎ型縮退半導体材料を備えることを特徴とする請求項６４に記載の高電子移動度トランジスタの製作方法。
【請求項７９】
前記コンタクト領域は、非窒化物ＩＩＩ−Ｖ族半導体材料、ＩＶ族半導体材料及び／又はＩＩ−ＶＩ族半導体材料を備えることを特徴とする請求項７８に記載の高電子移動度トランジスタの製作方法。
【請求項８０】
前記コンタクト領域は、オーミックコンタクトを実現する金属及び／又は金属合金を備えることを特徴とする請求項６４に記載の高電子移動度トランジスタの製作方法。
【請求項８１】
前記コンタクト領域は、前記障壁層まで延びることを特徴とする請求項６４に記載の高電子移動度トランジスタの製作方法。
【請求項８２】
基板上の窒化物ベースのチャネル層と、
前記窒化物ベースのチャネル層上の障壁層と、
前記チャネル層の中まで延びる、前記障壁層の少なくとも１つのコンタクト凹部と、
前記コンタクト凹部の中の前記窒化物ベースのチャネル層上の、オーミックコンタクトを実現する金属及び／又は金属合金の領域と、
前記障壁層上に配置されたゲートコンタクトと
を備えることを特徴とする高電子移動度トランジスタ。
【請求項８３】
前記金属の領域は、前記障壁層まで延びていることを特徴とする請求項８２に記載の高電子移動度トランジスタ。
【請求項８４】
基板上の窒化物ベースのチャネル層と、
前記窒化物ベースのチャネル層上の障壁層と、
前記チャネル層の中まで延びる、前記障壁層の少なくとも１つのコンタクト凹部と、
前記コンタクト凹部の中の前記窒化物ベースのチャネル層上の、ＧａＮ又はＡｌＧａＮ以外のｎ型縮退半導体材料の領域と、
前記ｎ型縮退半導体材料の領域上のオーミックコンタクトと、
前記障壁層上に配置されたゲートコンタクトと
を備えることを特徴とする高電子移動度トランジスタ。
【請求項８５】
前記ｎ型縮退半導体材料の領域は、前記障壁層まで延びていることを特徴とする請求項８４に記載の高電子移動度トランジスタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体デバイスに関し、より詳細には、窒化物をベースにした能動層を組み込んだトランジスタ及び高電子移動度トランジスタン並びにその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明は、大電力、高温、及び／又は高周波用途に適したトランジスタを作ることができる半導体材料で形成されたトランジスタに関する。シリコン（Ｓｉ）及びガリウム砒素（ＧａＡｓ）のような材料は、低電力及び（Ｓｉの場合には）低周波用途の半導体デバイスに広く応用されている。しかし、これらの比較的よく知られている半導体材料は、比較的小さなバンドギャップ（例えば、室温において、Ｓｉで１．１２ｅＶ及びＧａＡｓで１．４２ｅＶ）及び／又は比較的小さな破壊電圧のために、より高い電力及び／又は高周波数用途に十分に適していない可能性がある。
【０００３】
Ｓｉ及びＧａＡｓで起こる問題を考慮して、大電力、高温及び／又は高周波用途ならびにデバイスに対する関心は、炭化珪素（アルファＳｉＣの場合に室温で２．９９６ｅＶ）及びＩＩＩ族窒化物（例えば、ＧａＮの場合に室温で３．３６ｅＶ）のような広いバンドギャップの半導体材料に向いている。これらの材料は、一般に、ガリウム砒素及びシリコンに比べて、電界破壊強度がより高く、かつ電子飽和速度がより高い。
【０００４】
大電力及び／又は高周波用途で、特に関心のある半導体デバイスは、高電子移動度トランジスタ（ＨＥＭＴ）であり、この高電子移動度トランジスタは、変調ドープ電界効果トランジスタ（ＭＯＤＦＥＴ）としても知られている。異なるバンドギャップエネルギーを有しバンドギャップの小さい方の材料がより大きな電子親和力を有している２つの半導体材料のヘテロ接合に２次元電子ガス（２ＤＥＧ）が形成され、この半導体デバイスは、いくつかの状況の下で動作上の有利点を示すことができる。２ＤＥＧは、アンドープ（「故意でなくドープされた」）でより小さなバンドギャップの材料の中の蓄積層であり、例えば、１０１３キャリア／ｃｍ２を超える非常に高いシート電子濃度を含むことができる。その上、より広いバンドギャップの半導体で生じる電子は、イオン化不純物散乱の減少のために高電子移動度を可能にする２ＤＥＧに移る。
【０００５】
高いキャリア濃度と高いキャリア移動度のこの組合せは、ＨＥＭＴに非常に大きな相互コンダクタンスを与えることができ、さらに、高周波用途に関して、金属半導体電界効果トランジスタ（ＭＥＳＦＥＴ）に優る大きな性能上の有利点を提供することができる。
【０００６】
窒化ガリウム／窒化アルミニウムガリウム（ＧａＮ／ＡｌＧａＮ）材料系で製作された高電子移動度トランジスタは、上述した高破壊電界、広いバンドギャップ、大きな伝導帯食い違い、及び／又は高い飽和電子ドリフト速度を含む材料特性の組合せのために、大量のＲＦ電力を生成する可能性を有している。２ＤＥＧの電子の大部分は、ＡｌＧａＮの分極によっている。ＧａＮ／ＡｌＧａＮ系のＨＥＭＴは、既に実証されている。ＡｌＧａＮ／ＧａＮＨＥＭＴ構造及びその製造方法が開示されている（例えば、特許文献１及び２参照）。半絶縁性炭化珪素基板、この基板の上の窒化アルミニウムバッファ層、このバッファ層の上の絶縁性窒化ガリウム層、この窒化ガリウム層の上の窒化アルミニウムガリウム層、及び窒化アルミニウムガリウム能動構造の上の不動態化層を有するＨＥＭＴデバイスが開示されている（例えば、ｓｈｅｐｐａｒｄらの特許文献３参照、この特許は一般的に譲渡されており、参照して本明細書に組み込まれる）。
【０００７】
窒化物ベースのトランジスタの製作に関する１つの問題は、そのようなトランジスタのオーミックコンタクト（ｏｈｍｉｃ  ｃｏｎｔａｃｔ）の形成に関係している。従来、オーミックコンタクトは、コンタクト用の凹部を反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）することによって形成された。しかし、厳密なプロセス制御の実行がなければ、窒化物ベースの材料のＲＩＥには、不均一性及び再現性の問題が欠点としてある可能性がある。そのような問題は、製作プロセスを制御することの難しさに帰着することができる。ＲＩＥなしで形成されるオーミックコンタクトでは、一般に、高いアニール温度（例えば、９００℃）が使用されてきた。そのような高いアニール温度は、材料及び／又はデバイスに損傷を与える可能性がある。
【０００８】
【特許文献１】米国特許第５，１９２，９８７号明細書
【特許文献２】米国特許第５，２９６，３９５号明細書
【特許文献３】米国特許第６，３１６，７９３号明細書
【特許文献４】米国特許第６，３１６，７９３号明細書
【特許文献５】米国特許出願第０９／９０４，３３３号明細書
【特許文献６】米国特許仮出願第６０／２９０，１９５号明細書
【特許文献７】米国特許出願第１０／１０２，２７２号明細書
【特許文献８】米国特許出願第１０／１９９，７８６号明細書
【特許文献９】米国特許出願第６０／３３７，６８７号明細書
【特許文献１０】米国特許第Ｒｅ．３４，８６１号明細書
【特許文献１１】米国特許第４，９４６，５４７号明細書
【特許文献１２】米国特許第５，２００，０２２号明細書
【特許文献１３】米国特許第６，２１８，６８０号明細書
【特許文献１４】米国特許第５，２１０，０５１号明細書
【特許文献１５】米国特許第５，３９３，９９３号明細書
【特許文献１６】米国特許第５，５２３，５８９号明細書
【特許文献１７】米国特許第５，２９２，５０１号明細書
【特許文献１８】米国特許出願第１０／１０２，２７２号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、窒化物をベースにした能動層を組み込んだトランジスタ及び高電子移動度トランジスタ並びにその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明のいくつかの実施形態は、基板上に窒化物ベースのチャネル層を形成すること、窒化物ベースのチャネル層上に障壁層を形成すること、窒化物ベースのチャネル層のコンタクト領域を露出させるように障壁層にコンタクト凹部を形成すること、及び低温堆積プロセスを使用して窒化物ベースのチャネル層の露出されたコンタクト領域上にコンタクト層を形成することを含んだ、トランジスタの製作を可能にする。製作は、また、コンタクト層上にオーミックコンタクトを形成すること及びオーミックコンタクトに隣接した障壁層上に配置されたゲートコンタクトを形成すること、を含むことができる。
【００１１】
本発明のさらに他の実施形態では、低温堆積プロセスを使用して窒化物ベースのチャネル層の露出されたコンタクト領域上にコンタクト層を形成することは、有機金属化学気相成長（ＭＯＣＶＤ）、分子線エピタキシィ（ＭＢＥ）、プラズマ増速化学気相成長（ＰＥＣＶＤ）、スパッタリング及び／又は水素化物気相エピタキシィ（ＨＶＰＥ）によって、コンタクト層を形成することを含んでいる。さらに、低温堆積プロセスは、トランジスタが形成されるウェーハからの質量の輸送以外のプロセスである可能性がある。
【００１２】
本発明の追加の実施形態おいて、トランジスタの製作は、さらに、障壁層上に第１の誘電体層を形成すること、及び第１の誘電体層にゲート凹部を形成することを含んでいる。ゲートコンタクトを形成することは、このゲート凹部にゲートコンタクトを形成することを含んでいる。コンタクト凹部を形成することは、窒化物ベースのチャネル層の部分を露出させるコンタクト凹部を第１の誘電体層及び障壁層に形成することを含んでいる。本発明の他の実施形態では、ゲートコンタクトは、第１の誘電体層上に形成することができる。
【００１３】
本発明のさらに他の実施形態において、第１の誘電体層は、窒化珪素層を備えている。この窒化珪素層は、トランジスタの不動態化層を実現することができる。
【００１４】
本発明の追加の実施形態では、コンタクト凹部は、チャネル層の中まで延びる。さらに、オーミックコンタクトを形成することは、オーミックコンタクトをアニールすることなしにオーミックコンタクトを形成することを含むことができる。オーミックコンタクトを形成することは、コンタクト層上の金属層をパターン形成すること、及びパターン形成された金属層を約８５０℃以下の温度でアニールすることを含むことができる。
【００１５】
本発明の他の実施形態おいて、窒化物ベースのチャネル層の露出された部分の上にコンタクト層を形成することは、窒化物ベースのチャネル層の露出された部分上に、コンタクト層を、チャネル層と障壁層の間の界面に形成された２次元電子ガス領域のシート抵抗率よりも小さいシート抵抗率を実現するのに十分な厚さに形成することを含んでいる。コンタクト層を形成することは、ｎ型のＩｎＧａＮ、ＡｌＩｎＮ、ＡｌＩｎＧａＮ及び／又はＩｎＮの層を形成することを含むことができる。本発明のいくつの実施形態では、形成されたｎ型窒化物ベースの層は、ＧａＮ及び／又はＡｌＧａＮである。ＩｎＧａＮ、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＡｌＩｎＮ、ＡｌＩｎＧａＮ及び／又はＩｎＮの層は、形成中にＳｉ、Ｇｅ及び／又はＯをドープされることがある。
【００１６】
本発明のいくつかの実施形態おいて、コンタクト層は、ＧａＮ及びＡｌＧａＮ以外のｎ型縮退半導体材料を含む。コンタクト層は、非窒化物ＩＩＩ−Ｖ族半導体材料、ＩＶ族半導体材料及び／又はＩＩ−ＶＩ族半導体材料を含むことができる。
【００１７】
本発明の追加の実施形態おいて、トランジスタの製作は、さらに、チャネル層とｎ型コンタクト層の間に平面界面に比べて増加した表面積の界面を設けるようにチャネル層の側面部を形成することを含む。コンタクト層上にオーミックコンタクトを形成することは、チャネル層の部分まで延びる又はチャネル層の側面部（ｓｉｄｅ  ｗａｌｌ）の前で終わるオーミックコンタクトをコンタクト層上に形成することを含むことができる。
【００１８】
本発明のさらに他の実施形態おいて、トランジスタの製作は、コンタクト領域に隣接したチャネル層に穴を形成すること、その穴の中に窒化物ベースのｎ型半導体材料を入れることを含んでいる。コンタクト層の上にオーミックコンタクトを形成することは、さらに、コンタクト層及び穴の中の窒化物ベースの半導体材料にオーミックコンタクトを形成することを含んでいる。
【００１９】
本発明の追加の実施形態おいて、コンタクト層は障壁層まで延びている。  
本発明のさらに他の実施形態おいて、トランジスタを製作することは、基板上に窒化物ベースのチャネル層を形成すこと、窒化物ベースのチャネル層上に障壁層を形成すること、障壁層上にマスク層を形成すること、窒化物ベースのチャネル層の部分を露出させるコンタクト開口を設けるためにマスク層及び障壁層をパターン形成すること、窒化物ベースのチャネル層の露出された部分及びマスク層上にコンタクト層を形成すること、コンタクト領域を設けるためにマスク層及びマスク層上のコンタクト層の部分を選択的に除去すること、コンタクト領域上にオーミックコンタクトを形成すること、及びオーミックコンタクトに隣接した障壁層上に配置されたゲートコンタクトを形成すること、を含んでいる。トランジスタの製作は、また、障壁層上に第１の誘電体層を形成すること、及び第１の誘電体層にゲート凹部を形成すること、を含むことができる。ゲートコンタクトを形成することは、凹部にゲートコンタクトを形成することを含むことができる。障壁層上にマスク層を形成することは、第１の誘電体層上にマスク層を形成することを含むことができる。窒化物ベースのチャネル層の部分を露出させるコンタクト開口を設けるためにマスク層及び障壁層をパターン形成することは、窒化物ベースのチャネル層の部分を露出させるコンタクト開口を設けるためにマスク層、第１の誘電体層及び障壁層をパターン形成することを含むことができる。
【００２０】
本発明のある特定の実施形態において、第１の誘電体層は、窒化珪素層を含んでいる。窒化珪素層は、トランジスタの不動態化層を実現することができる。マスク層は、誘電体層であってもよい。この誘電体層は、酸化珪素層であってもよい。マスク層は、フォトレジストのマスク層であることができる。
【００２１】
オーミックコンタクトを形成することは、オーミックコンタクトをアニールすることなしにオーミックコンタクトを形成することによって行うことができる。代わりに、オーミックコンタクトを形成することは、コンタクト領域上の金属層をパターン形成し、パターン形成された金属層を約８５０℃以下の温度でアニールすることによって行うことができる。
【００２２】
窒化物ベースのチャネル層の露出された部分及び酸化物層上にコンタクト層を形成することは、有機金属化学気相成長（ＭＯＣＶＤ）、分子線エピタキシィ（ＭＢＥ）、プラズマ増速化学気相成長（ＰＥＣＶＤ）、スパッタリング及び／又は水素化物気相エピタキシィ（ＨＶＰＥ）によって、コンタクト層を形成することを含むことができる。窒化物ベースのチャネル層の露出された部分及びマスク層上にコンタクト層を形成することは、窒化物ベースのチャネル層の露出された部分及びマスク層上に、コンタクト層を、チャネル層と障壁層の間の界面に形成された２次元電子ガス領域のシート抵抗率よりも小さいシート抵抗率を実現するのに十分な厚さに形成することによって、実現することができる。コンタクト層を形成することは、ｎ型のＩｎＧａＮ、ＡｌＩｎＧａＮ、ＩｎＡｌＮ及び／又はＩｎＮの層を形成することを含むことができる。いくつかの実施形態では、窒化物ベースのコンタクト層は、ＧａＮ及び／又はＡｌＧａＮであってもよい。ＩｎＧａＮ、ＡｌＩｎＧａＮ、ＩｎＡｌＮ、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ及び／又はＩｎＮの層に、形成中にＳｉ、Ｇｅ及び／又はＯをドープすることができる。
【００２３】
本発明のさらに他の実施形態では、トランジスタの製作は、チャネル層とｎ型コンタクト層の間に平面界面に比べて増加した表面積の界面を設けるようにチャネル層の側面部を形成することを含んでいる。コンタクト層上にオーミックコンタクトを形成することは、チャネル層の部分まで延びる又はチャネル層の側面部の前で終わるオーミックコンタクトをコンタクト層上に形成することを含むことができる。追加して、又は代わりに、トランジスタの製作は、コンタクト領域に隣接したチャネル層に穴を形成すること、及びその穴の中に窒化物ベースの半導体材料を入れることを含むことができる。窒化物ベースのコンタクト領域上にオーミックコンタクトを形成することは、窒化物ベースのコンタクト領域、及び穴の中の窒化物ベースの半導体材料にオーミックコンタクトを形成することを含むことができる。
【００２４】
本発明の他の実施形態において、高電子移動度トランジスタ（ＨＥＭＴ）及びＨＥＭＴの製作方法が提供される。ＨＥＭＴは、基板上の窒化物ベースのチャネル層と、窒化物ベースのチャネル層上の障壁層と、チャネル層の中まで延びる、障壁層のコンタクト凹部と、コンタクト凹部の中の窒化物ベースのチャネル層上のコンタクト領域と、障壁層上に配置されたゲートコンタクトと、を含んでいる。コンタクト領域及び窒化物ベースのチャネル層は、表面積拡大構造を含んでいる。
【００２５】
本発明のいくつかの実施形態において、表面積拡大構造は、チャネル層の中まで延びるコンタクト凹部の部分のパターン形成された側面部を含んでいる。本発明のある特定の実施形態では、オーミックコンタクトは、側面部の面積内でチャネル層まで延びていないコンタクト領域上に設けられる。本発明の他の実施形態では、オーミックコンタクトは、側面部の面積内でチャネル層まで延びている。
【００２６】
本発明の追加の実施形態おいて、表面積拡大構造は、窒化物ベースのｎ型半導体材料をその穴の中に有する前記チャネル層中に延びる穴を含み、オーミックコンタクトは、その穴の中の窒化物ベースの半導体材料と接触している。
【００２７】
窒化物ベースのｎ型半導体材料は、ＩｎＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＩｎＧａＮ、ＡｌＩｎＮ、及び／又はＧａＮを含むことができる。窒化物ベースのｎ型半導体材料は、Ｓｉ、Ｇｅ及び／又はＯをドープすることができる。また、障壁層上に窒化珪素層を設けることができ、この窒化珪素層の凹部にゲートコンタクトを設けることができる。
【００２８】
本発明のさらに他の実施形態は、基板上の窒化物ベースのチャネル層及び窒化物ベースのチャネル層上の障壁層を含む高電子移動度トランジスタ及び高電子移動度トランジスタの製作方法を提供する。チャネル層の中まで延びる少なくとも１つのコンタクト凹部が、障壁層に設けられる。金属及び／又は金属合金の領域が、コンタクト凹部の中の窒化物ベースのチャネル層上に設けられて、オーミックコンタクトを実現する。配置されたゲートコンタクトは障壁層上にある。金属の領域は、障壁層まで延びることができる。
【００２９】
本発明の追加の実施形態は、基板上の窒化物ベースのチャネル層及び窒化物ベースのチャネル層上の障壁層を含む高電子移動度トランジスタ及び高電子移動度トランジスタの製作方法を提供する。チャネル層の中まで延びる少なくとも１つのコンタクト凹部が、障壁層に設けられる。ＧａＮ又はＡｌＧａＮ以外のｎ型縮退半導体材料の領域が、コンタクト凹部の中の窒化物ベースのチャネル層上に設けられる。オーミックコンタクトは、ｎ型縮退半導体材料の領域上に設けられ、ゲートコンタクトは障壁層上に配置されている。ｎ型縮退半導体材料の領域は、障壁層まで延びることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
ここで本発明の実施形態が示されている添付の図面を参照して以下で本発明をより完全に説明する。しかし、本発明は、多くの異なる形で具現することができ、本明細書に示す実施形態に限定されるように解釈されるべきでない。それどころか、これらの実施形態は、この開示が徹底的で完全であり本発明の技術的範囲を当業者に完全に伝えるように与えられている。図面では、層及び領域の大きさ及び相対的な大きさは、はっきりさせるために誇張されていることがある。理解されることであるが、要素又は層が、他の要素又は層「の上に」ある、又は「に接続されて」又は「に結合されて」いると呼ばれるとき、それは、他の要素又は層の直ぐ上にあり、又は直接に接続又は結合されていることがあり、又は介在する要素又は層が存在していてもよい。対照的に、要素が、他の要素又は層「の直ぐ上に」ある、「に直接に接続されて」又は「に直接に結合されて」いると呼ばれるとき、存在する介在する要素又は層はない。全体を通して、同様な数字は同様な要素を参照する。本明細書で使用されるとき、用語「及び／又は」は、関連した列挙されたものの１つ又は複数のどのような組合せも含んでいる。
【００３１】
理解されることであるが、第１、第２、その他の用語は、様々な要素、部品、領域、層及び／又は部分を記述するために本明細書で使用されることがあるが、これらの要素、部品、領域、層及び／又は部分は、これらの用語によって限定されるべきでない。これらの用語は、１つの要素、部品、領域、層又は部分を他の要素、部品、領域、層又は部分と区別するために使用されているだけである。したがって、以下で述べられる第１の要素、部品、領域、層又は部分は、本発明の教示から逸脱することなく、第２の要素、部品、領域、層又は部分と呼ばれることができる。
【００３２】
さらに、「より下の」又は「下」及び「より上の」又は「上」などの相対的な用語は、図に示されているように、１つの要素の他の要素に対する関係を記述するために本明細書で使用されることがある。理解されることであるが、相対的な用語は、図に示された向きの外にデバイスの異なる向きを含むものとする。例えば、図のデバイスがひっくり返された場合、他の要素の「より下の」側にあると記述された要素は、そのとき、他の要素の「より上の」側に向けられるだろう。したがって、例示的な用語「より下の」は、図の特定の向きに依存して「より下の」と「より上の」の両方の向きを含むことができる。同様に、図の１つのデバイスがひっくり返された場合、他の要素「より下に」又は「の真下に」と記述された要素は、他の要素「より上に」向けられるだろう。したがって、例示的な用語「より下に」又は「の真下に」は、上と下の向きの両方を含むことができる。
【００３３】
本発明の実施形態は、本発明の理想的なものと考えられる実施形態の模式的な説明図である断面説明図を参照して、本明細書で説明する。したがって、例えば製造技術及び／又は許容範囲の結果としてのこれらの説明図の形の変形物が予想される。したがって、本発明の実施形態は、本明細書で示される領域の特定の形に限定されるように解釈されるべきでなく、例えば、製造に起因する形のずれを含むものである。例えば、矩形として示された打込み領域には、一般に、丸くなった又は曲がった特徴及び／又は打込み領域から非打込み領域への２値的な変化でなく縁部での打込み濃度の傾斜がある。同様に、打込みで形成された埋込み領域は、埋込み領域と打込みが行われる表面との間の領域に、いくらかの打ち込みを生じさせる可能性がある。したがって、図に示された領域は、本質的に模式的であり、その形は、デバイスの領域の正確な形を示す意図でなく、また、本発明の技術的範囲を限定する意図でない。
【００３４】
本発明の実施形態は、ＩＩＩ族窒化物ベースのトランジスタの再成長コンタクト領域へのオーミックコンタクト及びそのようなコンタクトの形成方法を提供する。
【００３５】
本発明の実施形態は、ＩＩＩ族窒化物ベースのデバイスのような窒化物ベースのＨＥＭＴで使用するのに適している可能性がある。本明細書で使用されるとき、用語「ＩＩＩ族窒化物」は、窒素と周期律表のＩＩＩ族の元素、通常アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）、及び／又はインジウム（Ｉｎ）との間で形成されたそのような半導体化合物を意味する。また、この用語は、ＡｌＧａＮ及びＡｌＩｎＧａＮのような３元及び４元化合物も意味する。当業者は十分理解するように、ＩＩＩ族元素は窒素と結合して、２元（例えば、ＧａＮ）、３元（例えば、ＡｌＧａＮ、ＡｌＩｎＮ）、及び４元（例えば、ＡｌＩｎＧａＮ）化合物を形成することができる。これらの化合物全てには、１モルの窒素が、ＩＩＩ族元素の合計の１モルと結合する実験式がある。したがって、ＡｌｘＧａ１−ｘＮ、ここで０≦ｘ≦１、のような式がこれらの化合物を記述するためにしばしば使用される。
【００３６】
本発明の実施形態を使用することができるＧａＮベースのＨＥＭＴの適切な構造は、例えば、一般的に譲渡された以下の特許文献に記載されている。特許文献４、２００１年７月１２日に出願された特許文献５「ALUMINUM GALLIUM NITRIDE/GALLIUM NITRIDE HIGH ELECTRON MOBILITY TRANSISTORS HAVING A GATE CONTACT ON A GALLIUM NITRIDE BASED CAP SEGMENT AND METHODS OF FABRICATING SAME」、２００１年５月１１日に出願された特許文献６「GROUP III NITRIDE BASED HIGH ELECTRON MOBILITY TRANSISTOR (HEMT) WITH BARRIER/SPACER LAYER」、及び特許文献７のＳｍｏｒｃｈｋｏｖａらによる表題「GROUP-III NITRIDE BASED HIGH ELECTRON MOBILITY TRANSISTOR (HEMT) WITH BARRIER/SPACER LAYER」を参照されたい。これらの開示は、その全体を参照して本明細書に組み込まれる。
【００３７】
図１Ａ乃至図１Ｇは、本発明の一実施形態に係るトランジスタのオーミックコンタクトの製作工程を示す模式図である。図１Ａで理解されるように、窒化物ベースのデバイスを形成することができる基板１０が設けられる。本発明の特定の実施形態では、基板１０は、例えば、４Ｈポリタイプの炭化珪素である可能性のある半絶縁性炭化珪素（ＳｉＣ）基板であってもよい。他の炭化珪素候補のポリタイプには、３Ｃ、６Ｈ、及び１５Ｒポリタイプがある。用語「半絶縁性」は、絶対的な意味ではなく説明的に使用されている。本発明の特定の実施形態では、炭化珪素バルク結晶は、室温で約１×１０５Ω−ｃｍ以上の抵抗率を有している。
【００３８】
随意のバッファ核形成層及び／又は遷移層（図示しない）を基板１０上に設けることができる。例えば、デバイスの炭化珪素基板と残り部分の間の適切な結晶構造遷移を実現するために、ＡｌＮバッファ層を設けることができる。その上、例えば、一般的に譲渡された特許の特許文献８及び９に記載されているように、歪み釣合わせ遷移層を設けることもできる。これらの開示は、あたかも本明細書に完全に示されたかのように参照して本明細書に組み込まれる。
【００３９】
炭化珪素は、ＩＩＩ族窒化物デバイスの非常に一般的な基板材料であるサファイア（Ａｌ２Ｏ３）よりもＩＩＩ族窒化物にずっと近い結晶格子整合を有している。このより近い格子整合は、サファイア上に一般に得ることができるものよりも高品質なＩＩＩ族窒化物の膜をもたらすことができる。また、炭化珪素は、非常に高い熱伝導率を有しているので、炭化珪素上のＩＩＩ族窒化物デバイスの全出力電力は、一般に、サファイア上に形成された同じデバイスの場合ほど基板の熱放散で制限されない。また、半絶縁性炭化珪素基板の有用性は、デバイス分離及び寄生キャパシタンス減少を可能にすることができる。適切なＳｉＣ基板は、例えば、本発明の譲受人であるノースカロライナ州ダラムのＣｒｅｅ，Ｉｎｃ．で製造されており、そして、製造方法は、例えば特許文献１０、１１、１２、及び１３に記載されている。これらの特許の内容は、その全体を参照して本明細書に組み込まれる。同様に、ＩＩＩ族窒化物のエピタキシャル成長の技術は、例えば特許文献１４、１５、１６、及び１７に記載されている。これらの特許の内容は、また、その全体を参照して本明細書に組み込まれる。
【００４０】
炭化珪素は好ましい基板材料である可能性があるが、本発明の実施形態は、サファイア、窒化アルミニウム、窒化アルミニウムガリウム、窒化ガリウム、シリコン、ＧａＡｓ、ＬＧＯ、ＺｎＯ、ＬＡＯ、ＩｎＰ及び同様なものなどのどんな適切な基板でも利用することができる。いくつかの実施形態では、適切なバッファ層を形成することもできる。
【００４１】
図１Ａに戻って、チャネル層２０が基板１０上に設けられる。チャネル層２０は、上述したようにバッファ層、遷移層、及び／又は核形成層を使用して基板１０上に堆積することができる。チャネル層２０は、圧縮歪みを受ける可能性がある。さらに、チャネル層及び／又はバッファ核形成層及び／又は遷移層は、ＭＯＣＶＤによって、又はＭＢＥ又はＨＶＰＥなどの当業者に知られている他の技術によって堆積することができる。
【００４２】
本発明のいくつかの実施形態では、チャネル層２０は、チャネル層２０のバンドギャップが障壁層２２のバンドギャップよりも小さいという条件で、ＡｌｘＧａ１−ｘＮなどのＩＩＩ族窒化物である。ここで、０≦ｘ＜１である。本発明のある特定の実施形態では、ｘ＝０であり、チャネル層２０がＧａＮであることを示している。チャネル層２０は、また、ＩｎＧａＮ、ＡｌＩｎＧａＮ及び同様なものなどの他のＩＩＩ族窒化物であってもよい。チャネル層２０は、アンドープ（「故意でなくドープされた」）であってもよく、また、約２０Åを超える厚さに成長してもよい。また、チャネル層２０は、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、又は同様なものの超格子又は組合せなどの多層構造であってもよい。
【００４３】
障壁層２２が、チャネル層２０上に設けられる。チャネル層２０は、障壁層２２のバンドギャップよりも小さなバンドギャップを有することができる。障壁層２２は、チャネル層２０上に堆積することができる。本発明のある特定の実施形態では、障壁層２２は、約１から約１００ｎｍの厚さを有するＡｌＮ、ＡｌＩｎＮ、ＡｌＧａＮ、又はＡｌＩｎＧａＮである。本発明のいくつかの実施形態では、障壁層２２は、多層を含んでいる。例えば、障壁層２２は、約１ｎｍのＡｌＮであり、このＡｌＮ層上に約２５ｎｍのＡｌＧａＮがあってもよい。本発明のある特定の実施形態に従った障壁層の例は、特許文献１８、Ｓｍｏｒｃｈｋｏｖａら、「GROUP-III NITRIDE BASED HIGH ELECTRON MOBILITY TRANSISTOR (HEMT) WITH BARRIER/SPACER LAYER」に記載されている。この出願の開示は、あたかも本明細書に完全に示されたかのように参照して本明細書に組み込まれる。
【００４４】
障壁層２２は、ＩＩＩ族窒化物であってもよく、チャネル層２０のバンドギャップよりも大きなバンドギャップを有している。したがって、本発明のある特定の実施形態では、障壁層２２は、ＡｌＧａＮ、ＡｌＩｎＧａＮ及び／又はＡｌＮ又はこれらの層の組合せである。また、障壁層２２に他の材料を使用することもできる。例えば、ＺｎＧｅＮ２、ＺｎＳｉＮ２及び／又はＭｇＧｅＮ２も使用されることができる。障壁層２２は、例えば、厚さが約１から約１００ｎｍである可能性があるが、ひび割れ又は実質的な欠陥が生じるほど厚くない。好ましくは、障壁層２２は、アンドープであるか、又はｎ型ドーパントを約１０１９ｃｍ−３より下の濃度にドープされている。本発明のいくつかの実施形態では、障壁層２２は、ＡｌｘＧａ１−ｘＮであり、０＜ｘ＜１である。そのような実施形態では、障壁層２２は、厚さが約３から約３０ｎｍであってもよい。特定の実施形態では、アルミニウム濃度は約２５％である。しかし、本発明の他の実施形態では、障壁層２２は、約５％から約１００％のアルミニウム濃度を有するＡｌＧａＮを備える。本発明の特定の実施形態では、アルミニウム濃度は約１０％を超える。障壁層２２がＡｌＮ層を備える本発明の実施形態では、障壁層２２の厚さは、例えば、約０．３ｎｍから約４ｎｍであってもよい。
【００４５】
図１Ｂは、随意の第１の誘電体層の形成工程を示す図である。第１の誘電体層２４は、ＳｉｘＮｙ層などの窒化珪素層であってもよい。窒化珪素層は、デバイスの不動態化層として働くことができる。窒化珪素層は、例えば、プラズマ増速化学気相成長（ＰＥＣＶＤ）、低圧化学気相成長（ＬＰＣＶＤ）及び／又はスパッタリングで堆積することができる。窒化珪素層は、トランジスタの他の層として同じ反応炉で堆積することができる。本発明のいくつかの実施形態では、例えば、酸窒化珪素及び／又は二酸化珪素などの他の誘電体を使用することもできる。
【００４６】
図１Ｃは、第１の誘電体層上のマスクの形成工程を示す図である。マスク３０は、後でゲートコンタクトが形成される障壁層２２のそのような領域の上に形成される。図１Ｃに示すように、図１Ｃのウェーハは、エピ反応炉から取り出され、所望の凹部面積を露出させるようにマスク材料３０を用いてパターン形成される可能性がある。マスク材料３０は、以下で説明するように再成長コンタクト領域２６の形成を含んだその後の処理の成長温度に耐えることができるべきである。本発明の特定の実施形態では、マスク３０は、酸化物で実現される。本発明のある特定の実施形態では、マスク３０は、リフトオフ技術を使用してパターン形成される。もしくは、マスク３０をパターン形成するために、ウェットエッチング又はドライエッチングが利用されることができる。本発明のある特定の実施形態では、ＳｉＯｘがマスク材料であるが、ＡｌＮ及びＳｉｘＮｙベースの材料などの他の材料を使用することもできる。堆積温度又は同様なものなどのその後の処理ステップで過度に損傷を受けなければ、フォトレジスト、電子ビームレジスト材料、又は有機マスク材料を利用することもできる。
【００４７】
図１Ｄに示すように、コンタクト凹部２３がオーミックコンタクトのために形成されない領域にマスク材料を残すようにマスク３０を形成しパターン形成した後で、第１の誘電体層２４及び障壁層２２を通してチャネル層２０まで、またいくつかの実施形態ではチャネル層２０の中まで、又はいくつかの実施形態ではチャネル層２０も通して、コンタクト凹部２３がエッチングされる。このコンタクト凹部２３を形成するこのエッチングは、例えば、ウェットエッチング、ドライエッチング及び／又は反応性イオンエッチング又は同様なものによって行うことができる。場合によっては、エッチングに起因する損傷を除去し、かつ／又は減少させるために、この構造をアニールすることができる。さらに、場合によっては、例えば、フィールドプレートや打込みのような他の終端構造が設けられていない場合、又はそのような終端構造に加えて設けられる可能性がある場合、メサ構造（図示しない）を形成するようにデバイスの周囲をエッチングしてもよい。
【００４８】
図１Ｅに示すように、コンタクト凹部２３をエッチングした後で、チャネル層２０及びマスク３０の露出された領域上にコンタクト層２６’が形成される。例えば、コンタクト層２６’の堆積のために図１Ｄのウェーハをエピ反応炉の中に再び入れることができる。本発明のいくつかの実施形態では、コンタクト層２６’は、有機金属化学気相成長（ＭＯＣＶＤ）、分子線エピタキシィ（ＭＢＥ）、プラズマ増速化学気相成長（ＰＥＣＶＤ）、スパッタリング及び／又は水素化物気相エピタキシィ（ＨＶＰＥ）によって形成される。いくつかの実施形態では、コンタクト層２６’は、下げられた堆積温度で再成長される。特に、低温堆積プロセスを使用することができる。本明細書で使用されるとき、「低温堆積」は、ウェーハから再成長領域への実質的な質量の移送が起こる温度よりも低い温度で層を形成することを意味する。例えば、コンタクト層２６’は、約室温から約９５０℃の温度で形成することができる。いくつかの実施形態では、コンタクト層２６’は、９６０℃より低い温度で形成される。本発明の特定の実施形態では、コンタクト層２６’は、非常に低い温度で、例えば、約４５０℃より低い温度で形成され、さらに、いくつかの実施形態では約２００℃より低い温度で形成される。そのような非常に低い温度条件は、例えば、スパッタリング及び／又はＰＥＣＶＤ成長技術で使用される可能性がある。下げられた堆積温度及び／又は低温堆積の使用は、トラッピングを減少させる可能性があり、かつ／又は信頼性の改善を実現する可能性がある。
【００４９】
以下で説明するように、コンタクト層２６’は、マスク３０上の部分が多孔性であるか不連続であるように不均一に形成することができる。いくつかの実施形態では、コンタクト層２６’は、マスク３０上に形成されない。そのようなコンタクト層２６’の選択的な形成は、コンタクト層２６’の組成、マスク３０及びコンタクト層２６’の成長条件に依存する可能性がある。
【００５０】
本発明のいくつかの実施形態では、コンタクト層２６’は、ｎ型縮退（ｄｅｇｅｎｅｒａｔｅ）半導体材料であってもよい。本発明のある特定の実施形態では、コンタクト層２６’は、高濃度にドープされたｎ型ＩｎＮ、ＩｎＡｌＮ、ＡｌＧａＮ、ＡｌＩｎＧａＮ、ＧａＮ及び／又はＩｎＧａＮであってもよい。本発明の他の実施形態では、コンタクト層２６’は、ＧａＮ又はＡｌＧａＮ以外のｎ型縮退半導体材料であってもよい。例えば、コンタクト層２６’は、非窒化物ＩＩＩ−Ｖ族半導体材料、ＩＶ族半導体材料及び／又はＩＩ−ＶＩ族半導体材料であってもよい。また、コンタクト層２６’の可能性のある材料の例には、例えば、ＺｎＯ、ＺｎＧｅＮ２及び／又はＺｎＳｎＮ２がある。本発明の他の実施形態では、コンタクト層２６’は、低い仕事関数を有しショットキコンタクトを形成しない、低温で共形堆積の可能な金属又は金属合金、例えば、金属シリサイドである可能性がある。例えば、２ＤＥＧに接するために少なくとも約２００℃の温度でＤＭＡＩＨを使用してＡｌをＭＯＣＶＤで共形堆積すること。この金属は、後で、チャネル及びゲート領域で実質的にエッチング除去される可能性がある。さらに、この金属の堆積の前に、不動態化層を堆積してもよい。
【００５１】
ＧａＮコンタクト層２６’の形成は、チャネル層２０もＧａＮである場合、チャネル層２０とのバンド不連続を減少し、かつ／又はなくする可能性がある。コンタクト層２６’は、低シート抵抗率を与えるのに十分な厚さに形成される。例えば、コンタクト層２６’は、チャネル層２０と障壁層２２の間の界面に形成された２ＤＥＧのシート抵抗率よりも小さなシート抵抗率を与えるのに十分な厚さに成長される可能性がある。例えば、数十ナノメートルのＧａＮは、コンタクト層２６’に十分な厚さである可能性があるが、より厚い層はより低い抵抗を有し、移動長（ＬＴ）を増すことができる。コンタクト層２６’は、Ｓｉ、Ｇｅ及び／又はＯ又は他の適切なｎ型ドーパントをドープすることができ、又は堆積されたままでは自然にｎ型である可能性がある。コンタクト層２６’は、その後のイオン打込みによらないで、形成されるときにドープすることができる。イオン打込みなしにドープされたコンタクト層２６’の形成は、ドーパントを活性化するための極端に高い温度のアニールの必要性をなくすることができる。本発明の特定の実施形態では、コンタクト層２６’は、約１０から約４００Ω／□のシート抵抗率を有する。本発明のある特定の実施形態では、コンタクト層２６’は、約１０１８から約１０２１ｃｍ−３のキャリア濃度を与えるようにドープされる。本発明のさらに他の実施形態では、コンタクト層２６’は、厚さが約１０ｎｍから約１０００ｎｍである。
【００５２】
ＩＩＩ族窒化物材料でないコンタクト層２６’では、材料は全面一括堆積され、それから堆積の後でパターン形成されエッチングされることができるので、マスク３０は必要でない可能性がある。
【００５３】
図１Ｆは、マスク上に形成されたコンタクト層の部分を除去し、さらにマスクを除去して第１の誘電体層を露出させ、このようにしてコンタクト領域を設ける工程を示す図である。例えば、マスク３０を除去し第１の誘電体層２４及びコンタクト領域２６を残すバッファＨＦ又は他のエッチング液でマスク３０をエッチングすることによって、マスク３０及びコンタクト層２６’の部分を除去することができる。本発明のいくつかの実施形態では、マスク３０上に形成されたコンタクト層２６’の部分は、コンタクト層２６’を通してマスク３０をエッチングすることを可能にするように、多孔性又は不連続であるように形成することができる。そのようにして、コンタクト層２６’及び第１の誘電体層２４に対してエッチング選択性を有するエッチング液で、マスク３０をエッチングすることができる。より小さな形状寸法のデバイスの場合には、例えば、マスク層上のコンタクト層２６’の部分が多孔性でなく又は連続であれば、マスク層３０を側面からエッチングして、マスク層及びマスク層３０上のコンタクト層２６’の部分を除去することができる。
【００５４】
図１Ｇは、第１の誘電体層２４へのゲート凹部の形成及びゲート凹部の障壁層２２の露出部分上へのゲートコンタクト４４の形成工程を示す図である。例えば、ゲート凹部は、例えば、ドライエッチング、ウェットエッチング及び／又はＲＩＥ又は同様なものを使用して、第１の誘電体層２４を通してエッチングすることができる。場合によっては、ゲート凹部のエッチングに起因する損傷の一部又は全てを修復するために、この構造をアニールすることができる。適切なゲートコンタクト材料には、例えば、Ｎｉ、Ｐｔ、Ｐｄ又は他のそのようなショットキコンタクト材料がある。また、追加の上塗り層（ｏｖｅｒｌａｙｅｒ）を設けることもできる。本発明のいくつかの実施形態では、ゲートコンタクト４４は、誘電体層２４の上に形成することができる。
【００５５】
図１Ｇでさらに理解されるように、オーミックコンタクト４０及び４２がコンタクト領域２６の上に形成され、ソース及びドレインコンタクトを実現することができる。オーミックコンタクト４０及び４２は、ゲート凹部及び／又はコンタクト４４の形成の前又は後に形成することができる。本発明のいくつかの実施形態では、オーミックコンタクト４０及び４２は、例えば、約８５０℃以下の温度でアニールされる。他の実施形態では、オーミックコンタクトのアニールは行われない。下げられたアニール温度を使用すること、又はアニールを使用しないことで、トラッピングを減少することができ、かつ／又は信頼性の改善を行うことができる。高濃度ドープｎ型コンタクト領域の存在はコンタクト抵抗を下げることができ、これは、効率及び／又は無線周波電力密度の向上を可能にすることができる。適切なオーミックコンタクト材料には、例えば、使用される可能性があるＴｉ／Ａｌ／Ｎｉ／Ａｕのスタックがある。同様に、Ｔｉ／Ａｌ／Ｘ／Ａｕの構造が使用される可能性があり、ＸはＭｏ、Ｐｔ及び／又はＴｉであってもよい。
【００５６】
本発明の実施形態は、コンタクト層２６’の一面一括堆積に関連して説明したが、代わりに、依然として本発明の教示から利益を得ながら、コンタクト領域２６の選択的再成長が利用されることができる。さらに、再成長コンタクト領域２６は、オーミックコンタクト４０及び４２のうちの一方だけに設けられ、他方のコンタクトには従来のコンタクト構造が設けられることがある。したがって、本発明の実施形態は、図１Ａ乃至図１Ｇに示した特定の処理ステップに限定されるように解釈されるべきでない。
【００５７】
さらに、特定な順序の処理ステップを説明したが、依然として本発明の実施形態の範囲内にありながら、この順序から逸脱することができる。例えば、ゲート凹部及びゲートコンタクトは、オーミックコンタクトの形成の前又は後に、又はコンタクト凹部の形成の前でも、形成することができる。したがって、本発明の実施形態は、上述した特定の順序の工程に限定されるように解釈されるべきでない。
【００５８】
図２は、本発明の他の実施形態に係るトランジスタを示す模式的な構成図である。図３Ａは、本発明のさらに他の実施形態に係るトランジスタを示す模式的な構成図（上面図）で、図３Ｂは、本発明のさらに他の実施形態に係るトランジスタを示す模式的な構成図（断面図）で、コンタクト領域２６とチャネル層２０の間の界面の垂直方向表面積の増加を実現するコンタクト面積拡大構造を組み込んだ本発明の実施形態の説明図である。図２は、チャネル層２０の一部の側面部にコンタクト面積拡大構造を組み込むものとして本発明の実施形態を示し、図３Ａ及び３Ｂは、コンタクト面積拡大構造が、チャネル層２０の中に延びる充填された穴で実現されている本発明の実施形態を示す図である。コンタクト面積拡大構造の各々は、本明細書で別々に説明するが、コンタクト面積拡大構造は、また、互いに組み合わせて実現することができ、又は、チャネル層２０とコンタクト領域２６の間の垂直方向コンタクト面積を平面の垂直方向コンタクト面積に比べて増加させる他の構造と組み合わせて実現することができる。そのような構造は、窒化物ベースのｎ型半導体材料のコンタクト領域２６の垂直方向部分と窒化物ベースのチャネル層２０の間の界面の表面積を増加させる手段を実現することができる。
【００５９】
図２、図３Ａ及び図３Ｂは、単一のオーミックコンタクト領域を図示するトランジスタの部分断面図である。当業者は理解するように、ソースコンタクト及びドレインコンタクトを実現するためにゲートコンタクトの反対側の第２のオーミックコンタクト領域に対して、対応する断面図を実現することができる。もしくは、本発明の実施形態は、オーミックコンタクトの１つだけにコンタクト面積拡大構造を実現することができる。
【００６０】
図２は、本発明のさらに他の実施形態に係るＨＥＭＴの部分の上面図である。図２で理解されるように、チャネル層２０及び／又は障壁層２２の増加した表面積の側面部２００を実現することによって、コンタクト領域２６とチャネル層２０及び／又は障壁層２２との間の界面の表面積を増加させることができる。増加した表面積の側面部２００は、まっすぐな側面部に比べて増加した表面積を有する。コンタクト領域２６とチャネル層２０の間の界面の表面積を増加させることで、コンタクト領域２６とチャネル層２０の間の抵抗を減少させることができる。
【００６１】
パターン形成された側面部２００は、上述したコンタクト凹部のエッチング中にチャネル層２０をパターン形成することによって実現することができる。例えば、第１の誘電体層２４及び障壁層２２を通して第１のエッチングを行うことができ、次に、チャネル層２０の露出部分の上のマスクを用いて、チャネル層２２中に第２のエッチングを行って、側面部のパターンを実現することができる。代わりに、マスク３０がチャネル層２０の所望の側面部パターンに対応するパターンを有している場合には、単一のエッチングを行うことができる。
【００６２】
側面部は、規則的又は不規則な繰返しの形又は繰り返さない形を有することができる。図２に示す鋸歯状の形は、使用することができる形の例として与えられている。しかし、他の形、例えば、切欠きの形、一連の湾曲部又は同様なものを使用することができる。したがって、本発明のいくつかの実施形態は、増加した表面積の側面部２００の特定の形に限定されるべきでない。
【００６３】
オーミックコンタクト金属４２’は、また、コンタクト領域２６に接して図２に示されている。コンタクト金属４２’は、コンタクト領域２６の周囲の前で止まるものとして示されている。しかし、コンタクト金属４２’は、図示されているよりもさらに延びることができ、例えば、チャネル層２２まで延びることができる。
【００６４】
図３Ａは、上面図であり、図３Ｂは、本発明のさらに他の実施形態の図３Ａの線Ｉ−Ｉ’に沿った断面図である。図３で理解されるように、再成長コンタクト領域２６とチャネル層２０の間の界面の表面積は、チャネル層２０の中に延びる穴３００を設けることによって増加させることができる。穴３００には、コンタクト領域２６に設けられるようなｎ型材料がその中にある。オーミックコンタクト４２”は穴３００を覆うように広がっているので、穴３００の中のｎ型材料はコンタクト領域２６に電気的に接続されている。
【００６５】
充填された穴３００は、コンタクト層２６’が形成されるとき存在する穴を実現するために、上述したコンタクト凹部エッチング中にチャネル層２０をパターン形成することによって実現することができる。例えば、第１の誘電体層２４及び障壁層２２を通して第１のエッチングを行うことができ、次に、穴を実現するためにチャネル層２０の露出部分上にマスクがある状態で、チャネル層２２に第２のエッチングを行うことができる。
【００６６】
代わりに、マスク３０が、チャネル層２０の所望の穴に対応するパターンを有する場合には、単一のエッチングを行うことができる。そのような場合、穴は、障壁層２２を通り抜けてチャネル層２０まで、又はチャネル層２０の中まで延びるだろう。そのとき、コンタクト金属は、図３Ｂに示すように、障壁層２２まで延びて穴３００の中の材料に接触するだろう。
【００６７】
穴３００は、規則的又は不規則な繰返しパターン又は繰り返さないパターンを有することができる。さらに、穴３００は、また、円形又は他の形の周囲を有することができる。図３Ａに示す穴のパターン及び穴の形は、使用することができるパターン及び形の例として与えられている。しかし、他のパターン及び／又は形を使用することもできる。したがって、本発明のいくつかの実施形態は、穴３００の特定のパターン及び／又は形に限定されるべきでない。
【００６８】
図４Ａ乃至図４Ｃは、本発明のさらに他の実施形態に係るトランジスタの製作工程を示す模式図で、障壁層まで延びるコンタクト領域が実現された本発明のさらに他の実施形態の製作工程を示す図である。図４Ａ乃至図４Ｃに示す本発明の実施形態の製作は、例えば、等方性エッチングでマスク３０の下の第１の誘電体層２４を切り取ることによって、障壁層２２の一部を露出させるように第１の誘電体層２４の大きさがより小さな大きさの第１の誘電体層４２４に作り直されていることを除いて、図１Ａ乃至図１Ｆに示すものと同じである可能性がある。代わりに、マスク３０を剥離し、別のマスクを付けてもよく、この第２のマスクを使用して第１の誘電体層２４をエッチングすることができる。図４Ａの第１の誘電体層４２４は、本明細書で誘電体材料として説明したが、コンタクト領域の堆積の条件に耐えることができる他の除去可能な材料を使用することができる。
【００６９】
図４Ａで理解されるように、コンタクト領域４２６が上述したように再成長され、マスク３０が除去される。図４Ｂで理解されるように、第１の誘電体層４２４が除去され、第２の誘電体層４３０がコンタクト層４２６及び障壁層２２上に共形的に堆積される。第２の誘電体層４３０は、一般に、等方的に堆積されるだろう。第２の誘電体層４３０の窓をコンタクト層４２６上に設けることができ、また、ソース及びドレインコンタクト４４０及び４４２のためのオーミックコンタクトをコンタクト層４２６上に形成することができる。オーミックコンタクトは、また、第２の誘電体層４３０の堆積より前に形成することもできる。
【００７０】
図４Ｃで理解されるように、障壁層２２を露出させ、かつ側面部スペーサ４３０’及びゲートコンタクト凹部を設けるように、第２の誘電体層４３０が異方性エッチングされる。例えば、リフトオフ技術を使用して、ゲート金属を堆積し、パターン形成して、ゲートコンタクト４４４を実現することができる。ゲートコンタクト４４４の長さは、第２の誘電体層４３０の厚さの２分の１のほぼ第１の誘電体層４２４の幅であってもよい。本発明の特定の実施形態では、第１の誘電体４２４は、約０．５から約１μｍの幅を有することができ、第２の誘電体４３０は、約０．１から約０．５μｍの厚さを有することができる。
【００７１】
本発明の実施形態は、ソースコンタクトとドレインコンタクトの両方の再成長コンタクト領域に関して説明したが、そのような再成長領域は、ソース又はドレインのただ一方だけに設けることができる。さらに、ゲートコンタクトは、ソースとドレインの間の実質的に中心に位置付けされるように説明したが、本発明のある特定の実施形態では、ゲートコンタクトは、例えば、ソースコンタクトの方に片寄っていることがある。
【００７２】
さらに、本発明の実施形態は特定の順序の製作ステップに関連して説明したが、依然として本発明の技術的範囲内に含まれながら異なった順序のステップが利用される可能性がある。したがって、本発明の実施形態は、本明細書で説明した特定の順序に限定されるように解釈されるべきでない。
【００７３】
図面及び明細書で、本発明の代表的な実施形態が開示され、特定の用語が使用されたが、これらの用語は一般的な記述的な意味でだけ使用され、限定の目的のために使用されていないので、本発明の技術的範囲は添付の特許請求の範囲に示される。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１Ａ】本発明の一実施形態に係るトランジスタのオーミックコンタクトの製作工程を示す模式図（その１）である。
【図１Ｂ】本発明の一実施形態に係るトランジスタのオーミックコンタクトの製作工程を示す模式図（その２）である。
【図１Ｃ】本発明の一実施形態に係るトランジスタのオーミックコンタクトの製作工程を示す模式図（その３）である。
【図１Ｄ】本発明の一実施形態に係るトランジスタのオーミックコンタクトの製作工程を示す模式図（その４）である。
【図１Ｅ】本発明の一実施形態に係るトランジスタのオーミックコンタクトの製作工程を示す模式図（その５）である。
【図１Ｆ】本発明の一実施形態に係るトランジスタのオーミックコンタクトの製作工程を示す模式図（その６）である。
【図１Ｇ】本発明の一実施形態に係るトランジスタのオーミックコンタクトの製作工程を示す模式図（その７）である。
【図２】本発明の他の実施形態に係るトランジスタを示す模式的な構成図である。
【図３Ａ】本発明のさらに他の実施形態に係るトランジスタを示す模式的な構成図（上面図）である。
【図３Ｂ】本発明のさらに他の実施形態に係るトランジスタを示す模式的な構成図（断面図）である。
【図４Ａ】本発明のさらに他の実施形態に係るトランジスタの製作工程を示す模式図（その１）である。
【図４Ｂ】本発明のさらに他の実施形態に係るトランジスタの製作工程を示す模式図（その２）である。
【図４Ｃ】本発明のさらに他の実施形態に係るトランジスタの製作工程を示す模式図（その３）である。
【図１Ａ】
2007538402.tif 000003
【図１Ｂ】
2007538402.tif 000004
【図１Ｃ】
2007538402.tif 000005
【図１Ｄ】
2007538402.tif 000006
【図１Ｅ】
2007538402.tif 000007
【図１Ｆ】
2007538402.tif 000008
【図１Ｇ】
2007538402.tif 000009
【図２】
2007538402.tif 000010
【図３Ａ】
2007538402.tif 000011
【図３Ｂ】
2007538402.tif 000012
【図４Ａ】
2007538402.tif 000013
【図４Ｂ】
2007538402.tif 000014
【図４Ｃ】
2007538402.tif 000015
【国際調査報告】
2007538402.tif 000016
2007538402.tif 000017
2007538402.tif 000018