(57)【要約】  本発明は、支持層（１）と、電子ガスを封じ込めるためのチャネル層（３）と、バリア層（４）と、第１の層が前記バリア層（４）と接触する金属層の重ね合わせによって形成された少なくとも１つのオーム接触電極（５）とを、その基部からその表面まで次々と備える電子デバイスに関する。このデバイスは、バリア層（４）が、接触領域（１０）と呼ばれる領域を（１つ又は複数の）オーム接触電極（５）の下に提供し、この領域は、金属層の前記重ね合わせを形成する複数の金属から選択された少なくとも１つの金属を含むという点で、また、局部合金化部（１２）が接触領域（１０）と電極（５）の第１の層とを結合するという点で注目に値する。
2010524202.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持層（１）と、
電子ガスを封じ込めるためのチャネル層（３）と、
バリア層（４）と、
第１の層が前記バリア層（４）と接触する非合金金属層の重ね合わせによって形成された少なくとも１つのオーム接触電極（５）とを、その基部からその表面まで次々と備える電子デバイスであって、
前記バリア層は、前記（１つ又は複数の）オーム接触電極（５）の下に、金属層の前記重ね合わせの部分を形成する金属から選択された少なくとも１つの金属を含む接触領域（１０）と呼ばれる領域を提供することを特徴とする電子デバイス。
【請求項２】
支持層（１）と、
電子ガスを封じ込めるためのチャネル層（３）と、
バリア層（４）と、
第１の層が前記バリア層（４）と接触する非合金金属層の重ね合わせによって形成された少なくとも１つのオーム接触電極（５）とを、その基部からその表面まで次々と備える電子デバイスであって、
前記（１つ又は複数の）オーム接触電極（５）の下に、前記バリア層（４）は、金属層の前記重ね合わせの部分を形成する金属から選択された少なくとも１つの金属を含む接触領域（１０）と呼ばれる領域を提供し、
局部合金化部（１２）が、前記接触領域（１０）と前記電極（５）の第１の層とを結合することを特徴とする電子デバイス。
【請求項３】
前記チャネル層（３）はバッファ層（２）上にあることを特徴とする請求項１又は２に記載のデバイス。
【請求項４】
前記バリア層（４）上に表面層（７）をさらに含むことを特徴とする請求項１から３のうちの一項に記載のデバイス。
【請求項５】
少なくとも１つのショットキー接触電極（８）をさらに含むことを特徴とする請求項１から４のうちの一項に記載のデバイス。
【請求項６】
前記接触領域（１０）は、前記オーム接触電極（５）の下にだけあることを特徴とする請求項１から５のうちの一項に記載のデバイス。
【請求項７】
前記接触領域（１０）は、前記バリア層（４）の全厚にわたって延び、かつ前記チャネル層（３）内に延びることを特徴とする請求項１から６のうちの一項に記載のデバイス。
【請求項８】
前記接触領域（１０）は、アルミニウム、チタン、モリブデン、タングステン、ルテニウム及び／又はタンタルを含むことを特徴とする請求項１から７のうちの一項に記載のデバイス。
【請求項９】
前記接触領域（１０）は、シリコンをさらに含むことを特徴とする請求項１から８のうちの一項に記載のデバイス。
【請求項１０】
前記接触領域（１０）は、１０19から１０21ａｔｏｍ・ｃｍ-3の間に含まれる金属含有量、又は金属及びシリコンの含有量を示すことを特徴とする請求項１から９のうちの一項に記載のデバイス。
【請求項１１】
前記接触領域（１０）は、その上面で最大の金属含有量を示すことを特徴とする請求項１から１０のうちの一項に記載のデバイス。
【請求項１２】
前記バリア層（４）は、少なくとも１つのＩＩＩ族及び窒素からの材料を含むことを特徴とする請求項１から１１のうちの一項に記載のデバイス。
【請求項１３】
前記チャネル層（３）は、少なくとも１つのＩＩＩ族及び窒素からの材料を含むことを特徴とする請求項１から１２のうちの一項に記載のデバイス。
【請求項１４】
前記バリア層（４）は、前記オーム接触電極（５）の下ではデバイスの残りの部分よりも薄いことを特徴とする請求項１から１３のうちの一項に記載のデバイス。
【請求項１５】
電子デバイスの製造方法であって、
ａ）支持層（１）、電子ガスを封じ込めるためのチャネル層（３）、及びバリア層（４）を備える構造体を形成するステップと、
ｂ）第１の層が前記バリア層（４）と接触する非合金金属層の重ね合わせを堆積させることによって少なくとも１つのオーム接触電極（５）を形成するステップとを含み、
ステップａ）とステップｂ）の間に、金属層の前記重ね合わせの部分を形成する複数の金属から選択された１つの金属を含む接触領域（１０）を、前記オーム接触電極（５）の下で、前記バリア層（４）内に生成するステップａ’）が実行され、及び
ステップｂ）の後に、少なくとも前記接触領域（１０）の材料と前記電極の第１の層の材料との間の局部合金化部（２１）を可能にする温度で前記構造体をアニーリングするステップｂ’）が実行されることを特徴とする方法。
【請求項１６】
ステップａ’）は、金属層の前記重ね合わせの部分を形成する複数の金属から選択された少なくとも１つの金属の、前記バリア層（４）内への注入を含むことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
ステップａ’）で注入される金属は、アルミニウム、チタン、モリブデン、タングステン、ルテニウム及び／又はタンタルであることを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
ステップａ’）でシリコンがさらに注入されることを特徴とする請求項１６から１７のうちの一項に記載の方法。
【請求項１９】
ステップａ’）で注入される金属の含有量、又は金属とシリコンの含有量は、１０19から１０21ａｔｏｍ・ｃｍ-3の間に含まれることを特徴とする請求項１６から１８のうちの一項に記載の方法。
【請求項２０】
ステップｂ’）のアニーリング温度は、６５０℃から１０５０℃の間に含まれることを特徴とする請求項１５から１９のうちの一項に記載の方法。
【請求項２１】
ステップａ’）とステップｂ）の間で、アニーリングは、ＮＨ3雰囲気中で、７００℃から８００℃の間に含まれる温度で実行されることを特徴とする請求項１５から２０のうちの一項に記載の方法。
【請求項２２】
ステップａ）とａ’）の間で保護層（１４）が前記構造体の上に形成され、ステップａ’）とステップｂ）の間で、アニーリングは、８００℃から１０５０℃の間に含まれる温度で実行されることを特徴とする請求項１８から１９のうちの一項に記載の方法。
【請求項２３】
ステップｂ’）のアニーリング温度は７５０℃未満であることを特徴とする請求項２１又は２２のうちの一項に記載の方法。
【請求項２４】
ステップｂ’）で前記構造体のアニーリングは、金属層の前記重ね合わせを形成する金属と前記接触領域（１０）との全合金化を可能にする温度で実行されることを特徴とする請求項１５から２０のうちの一項に記載の方法。
【請求項２５】
前記バリア層（４）及びチャネル層（３）は、少なくとも１つのＩＩＩ族及び窒素からの材料を含むことを特徴とする請求項１５から２４のうちの一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも１つの支持層と、電子ガスを封じ込めるためのチャネル層と、バリア層と、第１の層がバリア層と接触する金属層の重ね合わせによって形成されたオーム接触電極とを備える電子デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
電子ガスが流れることができる少なくとも１つのチャネル層と、バリア層と、少なくとも１つのオーム接触電極とを含む電子デバイスには多数の応用例が見出される。
【０００３】
これらのデバイスの中には、例えば、高電子移動度トランジスタ（ＨＥＭＴ）形の電界効果トランジスタ、又は整流器が見出される。ＨＥＭＴが２つのオーム接触電極（「ソース」及び「ドレイン」と呼ばれる）及びショットキー接触電極（「ゲート」と呼ばれる）を提供するのに対して、整流器は１つのオーム接触電極及び１つのショットキー接触電極を含む。
【０００４】
これらの応用例で、基部がＩＩＩ族／Ｎ材料によって形成された構造は、それらの材料のバンドギャップが大きいために広く使用されている。
【０００５】
これらのデバイスの大まかな構造を、既知のタイプのＨＥＭＴの一例を表す図１を参照して説明する。この説明は、図１の左側部分だけを考慮すれば整流器に適用することもできる。
【０００６】
このようなデバイスは、その基部に支持層１を含み、この層の役割は本質的に、デバイスの剛性を与えることである。この支持層１は、チャネル層３によって覆われる。
【０００７】
任意選択で、バッファ層２が支持層１とチャネル層３との間に配置される。このバッファ層２は、それを覆う他の層のエピタキシーによる成長にとって良好な結晶品質及び適切な特性を示す。したがって、これは、支持層１とチャネル層３との間の結晶転移（crystallographic transition）を確実にする。バッファ層はさらに、デバイスの電圧が確実に維持されるようにする。トランジスタの場合では、バッファ層は、それがチャネル層３内での電子の封じ込めを改善して支持層への電荷キャリアの注入を低減させなければならないので、電気的に絶縁している。整流器の場合では、バッファ層２は、逆電圧を維持し、順方向導通を保証するように特定の伝導度を与えられる。
【０００８】
チャネル層３は、２次元になり得る電子ガスの循環を可能にし、その電子輸送特性により構成要素の性能を決定するので、重要な層である。
【０００９】
バリア層４の役割は、構造体に自由電子を供給することであり、これはドナー層になる。
【００１０】
オーム接触電極５は、キャリアを注入又は回収できるようにする。トランジスタの場合では、２つのオーム接触電極があり、ソース５はキャリアを構造体中に注入する電極であるのに対して、ドレイン６はキャリアを回収する電極である。整流器の場合では、オーム接触電極５が１つだけある。オーム接触電極５は、表面層７の上に、あるいは、この場合にはより良好なオーム接触を確実にするバリア層４の上面に堆積させた金属層の重ね合わせによって形成される。
【００１１】
バリア層４は表面層７によって覆うことができ、この表面層７は、構造体が損傷を受けることを防止するとともに、その上に堆積させるショットキー接触電極８との良好なショットキー接触を確実にするのに寄与する。
【００１２】
最後に、パッシベーション層９がデバイスを封止する。一般的には、パッシベーションは半導体の表面を保護する。
【００１３】
このタイプの電子デバイスの動作を最適化するために、オーム接触電極のアクセス抵抗を改善することが一般に求められる。この抵抗は、電極を形成するために堆積させた金属層の重ね合わせの抵抗と、この金属層の重ね合わせとデバイスの半導体材料との間の接合抵抗とに直接関連している。
【００１４】
したがって、好ましくは１Ω・ｍｍ未満の低減された接触抵抗を得るために、金属オーム接触電極とデバイスの半導体材料の間の、オーム接触と呼ばれる接触を最適化することが求められる。この接触抵抗は、電流の流れに対する材料の抵抗であり、伝送線路法（ＴＬＭ）を使用して測定される。（詳細は例えば、非特許文献１参照。）
オーム接触を最適化するために、いくつかの方法が現況技術により既に知られている。
【００１５】
オーム接触電極を表面層に堆積させる場合では、後者の伝導度をドーピングによって高めることができる。例えば、表面層がＧａＮでできている場合には、ドーピングは、シリコン及びゲルマニウムなどのｎ型キャリアを用いて実行される。しかし、このタイプのドーピングは、構造体全体の電気特性を変更し、それによってそのバンドエネルギー図が変わる。
【００１６】
別の方法は、表面層及びバリア層をチャネル層に達するまでエッチングすること、及びオーム接触電極とチャネル層との間に「横方向接点（lateral contact）」と呼ばれる接点を作製することにある。しかし、エッチングは、構成要素の性能を最低にすること（表面漏洩電流、破壊電圧の低減）になる欠陥をエッチング面上に生成することがあるので、実行するには慎重を要する。
【００１７】
バリア層にシリコンを注入すると、バリア層内のシリコン含有量が１０19ａｔｏｍ・ｃｍ-3に達したときにその伝導度が高まり、接触抵抗が０．４Ω・ｍｍになる（例えば、非特許文献２参照）。しかしながら、注入後に結晶構造の再構成によってシリコンを活性化するには、非常に高温のアニーリングが必要であり（１００バールのもとで１５００℃のＮ2）、この種類の方法は、工業規模で適用するのが困難である。
【００１８】
バリア層上にチタン／アルミニウム接点を堆積させ、次に９５０℃でアニーリングを実行することもまた可能である。この温度で、金属は、電子ガスが循環するチャネル層に達するまでバリア層内に拡散し、良好なオーム接触を育成する。しかし、この方法は、漏洩電流の源にあってデバイスの効率を低減させる２つの欠点を含む。すなわち、第１には、表面層が除去されなければならず、第２には、アニーリング温度が材料の形成温度に相当し、その表面がアニーリング中に損傷を受ける。アニーリング中に表面を保護するための封止層（例えばＡｌＮ又はＳｉ3Ｎ4からなる）の堆積が必要になることが多い。
【００１９】
最後に、ＡｌＧａＮバリア層内のアルミニウム含有率を２０％から３０％まで増加すると、この層の伝導度は著しく改善するが、それによってＡｌＧａＮ合金がその均質性を失い不安定になり得る。ＡｌＧａＮ層内に蓄積されるひずみは実際、アルミニウム含有率が高いほど大きく、このひずみの緩和がさらに頻繁に、デバイスの早すぎるエージングによって観察される。さらに、バリア層内のアルミニウム含有率があまりに高い結果、ゲート漏洩電流が増加することになる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００２０】
【非特許文献１】chapter Ill ("Contact resistance Schottky barrier and electromigration") in the book "Semi-conductor material device characterization" by Dieter K. Schroder published by Wiley Publications
【非特許文献２】S. Denbaars et al. in IEE vol. 26 No 5 May 2005
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
したがって、本発明の目的の１つは、電子デバイスの構造体を劣化させずに（１つ又は複数の）オーム接触電極とチャネルの間の伝導度を改善することによって、上述の欠点を伴わない方法を提案することであり、これは、工業規模で実施するのに容易な条件のもとで実現される。本発明のもう１つの目的は、電子デバイスの信頼性及び寿命を改善するのに寄与するオーム接触を形成することである。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
一般に、オーム接触は、オーム接触電極を形成する重ね合わされた金属層を電子デバイスの半導体材料と合金化することによって生成され、この材料は、例えば、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＡｌｌｎＮ、ＩｎＧａＮ、ＩｎＮ、ＡｌＮ又はＡｌＧａｌｎＮ、あるいはそれに加えてホウ素を含む他の任意の複合材料など、ＩＩＩ族／Ｎ元素の２成分、３成分又は４成分の合金によって形成される。
【００２３】
合金の形成により実際、接触の下のバンド図を改変することが可能になる。それによって、電子の通過のためのバリアの高さが低減される。
【００２４】
したがって、本発明は、（１つ又は複数の）電極を形成するために重ね合わせて堆積させた層を形成する複数の金属から選択された少なくとも１つの金属の注入を、（１つ又は複数の）オーム接触電極の下で、バリア層内に実行し、それに続いて、注入された金属があることによって強化される局部合金化をバリア層と電極の第１の層との間で行うことができる。
【００２５】
本発明の第１の目的は、支持層と、電子ガスを封じ込めるためのチャネル層と、バリア層と、第１の層がバリア層と接触する金属層の重ね合わせによって形成された少なくとも１つのオーム接触電極と、この（１つ又は複数の）オーム接触電極の下に、金属層の重ね合わせの部分を形成する金属から選択された少なくとも１つの金属を含む接触領域と呼ばれる領域を提供するバリア層とを、その基部からその表面まで次々と備える電子デバイスに関する。
【００２６】
本発明の別の特徴によれば、
チャネル層はバッファ層上にあり、
デバイスはさらに、バリア層上に表面層を備え、
デバイスはさらに、少なくとも１つのショットキー接触電極を備え、
接触領域は、オーム接触電極の下にだけあり、
接触領域はバリア層の全厚にわたって延び、かつチャネル層内に延び、
接触領域は、アルミニウム、チタン、モリブデン、タングステン、ルテニウム及び／又はタンタルを含み、
接触領域はさらにシリコンを含み、
接触領域は、１０19から１０21ａｔｏｍ・ｃｍ-3の間に含まれる金属含有量、又は金属とシリコンの含有量を示し、
接触領域は、その上面で最大の金属含有量を示し、
バリア層は、少なくとも１つのＩＩＩ族材料及び窒素を含み、
チャネル層は、少なくとも１つのＩＩＩ族材料及び窒素を含み、
バリア層は、オーム接触電極の下ではデバイスの残りの部分よりも薄い。
【００２７】
本発明の別の目的は、支持層と、電子ガスを封じ込めるためのチャネル層と、バリア層と、第１の層がバリア層と接触する金属層の重ね合わせによって形成された少なくとも１つのオーム接触電極と、この（１つ又は複数の）オーム接触電極の下に、金属層の重ね合わせの部分を形成する複数の金属から選択された少なくとも１つの金属を含む接触領域と呼ばれる領域を提供するバリア層と、接触領域と電極の第１の層とを結合する局部合金化部とを、その基部からその表面まで次々と備える電子デバイスに関する。
【００２８】
本発明によるこのデバイスの別の特徴によれば、
チャネル層はバッファ層上にあり、
デバイスはさらに、バリア層上に表面層を備え、
デバイスはさらに、少なくとも１つのショットキー接触電極を備え、
接触領域は、オーム接触電極の下にだけあり、
接触領域はバリア層の全厚にわたって延び、かつチャネル層内に延び、
接触領域は、アルミニウム、チタン、モリブデン、タングステン、ルテニウム及び／又はタンタルを含み、
接触領域はさらにシリコンを含み、
接触領域は、１０19から１０21ａｔｏｍ・ｃｍ-3の間に含まれる金属含有量、又は金属とシリコンの含有量を示し、
バリア層は、少なくとも１つのＩＩＩ族材料及び窒素を含み、
チャネル層は、少なくとも１つのＩＩＩ族材料及び窒素を含み、
バリア層は、オーム接触電極の下ではデバイスの残りの部分におけるよりも薄い。
【００２９】
本発明の別の目的は、支持層と、電子ガスを封じ込めるためのチャネル層と、バリア層と、金属合金によって形成された少なくとも１つのオーム接触電極と、この（１つ又は複数の）オーム接触電極の下に、前記合金の部分を形成する複数の金属から選択された少なくとも１つの金属を含む接触領域と呼ばれる領域を提供するバリア層と、接触領域とオーム接触電極の全体とを結合する全合金化部とを、その基部からその表面まで次々と備える電子デバイスに関する。
【００３０】
本発明によるこのデバイスの別の特徴によれば、
チャネル層はバッファ層上にあり、
デバイスはさらに、バリア層上に表面層を備え、
デバイスはさらに、少なくとも１つのショットキー接触電極を備え、
接触領域は、オーム接触電極の下にだけあり、
接触領域はバリア層の全厚にわたって延び、かつチャネル層内に延び、
接触領域は、アルミニウム、チタン、モリブデン、タングステン、ルテニウム及び／又はタンタルを含み、
接触領域はさらにシリコンを含み、
接触領域は、１０19から１０21ａｔｏｍ・ｃｍ-3の間に含まれる金属含有量、又は金属とシリコンの含有量を示し、
バリア層は、少なくとも１つのＩＩＩ族材料及び窒素を含み、
チャネル層は、少なくとも１つのＩＩＩ族材料及び窒素を含み、
バリア層は、オーム接触電極の下ではデバイスの残りの部分におけるよりも薄い。
【００３１】
さらに、本発明の別の目的は、
ａ）支持層、電子ガスを封じ込めるためのチャネル層、及びバリア層を備える構造体を形成するステップと、
ｂ）第１の層がバリア層と接触する金属層の重ね合わせを堆積させることによって少なくとも１つのオーム接触電極を形成するステップとを含む、電子デバイスの製造方法に関し、
前記方法は、ステップａ）とステップｂ）の間に、金属層の前記重ね合わせの部分を形成する複数の金属から選択された１つの金属を含む接触領域を、オーム接触電極の下で、バリア層内に生成するステップａ’）が実行されること、及び
ステップｂ）の後に、少なくとも接触領域の材料と電極の第１の層の材料との間で局部合金化を可能にする温度で構造体をアニーリングするステップｂ’）が実行されることを特徴とする。
【００３２】
この方法の他の特徴によれば、
−  ステップａ’）は、金属層の前記重ね合わせの部分を形成する金属から選択された少なくとも１つの金属の、バリア層内への注入を含み、
−  ステップａ’）で注入される金属は、アルミニウム、チタン、モリブデン、タングステン、ルテニウム及び／又はタンタルであり、
−  ステップａ’）でシリコンがさらに注入され、
−  ステップａ’）で注入される金属の含有量、又は金属とシリコンの含有量が１０19から１０21ａｔｏｍ・ｃｍ-3の間に含まれ、
−  ステップｂ’）のアニーリング温度が６５０℃から１０５０℃の間に含まれ、
−  ステップａ’）とステップｂ）の間で、アニーリングがＮＨ3雰囲気中で、７００℃から８００℃の間に含まれる温度で実施され、
−  ステップａ）とａ’）の間で保護層が構造体の上に形成され、ステップａ’）とステップｂ）の間で、アニーリングが、８００℃から１０５０℃の間に含まれる温度で実施され、
−  ステップｂ’）のアニーリング温度が７５０℃未満であり、
−  ステップｂ’）で構造体のアニーリングが、金属層の前記重ね合わせを形成する金属と接触領域との全合金化を可能にする温度で実行される。
【００３３】
本発明は、以下の説明を読むことにより、また添付の図からよりよく理解されるとともに、他の細部も明らかになろう。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】既知のタイプのＨＥＭＴを示す図である。
【図２】本発明にかかるＨＥＭＴの構造を示す図である。
【図３ａ】第１の実施形態に応じて、本発明によるＨＥＭＴの製造ステップを示す図である。
【図３ｂ】第１の実施形態に応じて、本発明によるＨＥＭＴの製造ステップを示す図である。
【図３ｃ】第１の実施形態に応じて、本発明によるＨＥＭＴの製造ステップを示す図である。
【図４ａ】第２の実施形態に応じて、本発明によるＨＥＭＴの製造ステップを示す図である。
【図４ｂ】第２の実施形態に応じて、本発明によるＨＥＭＴの製造ステップを示す図である。
【図４ｃ】第２の実施形態に応じて、本発明によるＨＥＭＴの製造ステップを示す図である。
【図５】本発明によるＨＥＭＴの一代替実施形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
図は、ＨＥＭＴタイプの電界効果トランジスタに関する本発明の特定の一実施形態を示すが、以下の説明はより一般的に、例えば整流器などの、少なくとも１つのオーム接触電極を含む電子デバイスにも当てはまる。このために、図の左側部分を詳細に説明する。第２のオーム接触電極６を有する右側部分は、同様に説明することができる。
【００３６】
図２を参照すると、本発明によるデバイスは、その基部からその表面まで次々に支持層１、任意選択のバッファ層２、電子ガスが循環できるチャネル層３、バリア層４、任意選択の表面層７、少なくとも１つのオーム接触電極５、及びショットキー接触電極８を備える。
【００３７】
支持層１は、例えばＳｉ、ＳｉＣ、ＧａＮ、Ａｌ2Ｏ3、ＡｌＮなど、半導電性であってもなくてもよい材料から作製される。
【００３８】
バッファ層２は、例えばＧａＮなど、ＩＩＩ族／Ｎ元素の２成分、３成分又は４成分の合金によって形成される。
【００３９】
チャネル層３は、ＧａＮ、ＢＧａＮ、ＡｌＧａＮ又は別のものなどの２成分、３成分又は４成分の合金とすることができる、ガリウムをベースとするＩＩＩ族／Ｎ材料から作製される。
【００４０】
バリア層４は、ＩＩＩ族／Ｎ元素の２成分、３成分又は４成分の合金によって形成される材料を含む。バリア層及びチャネル層の材料の選択は、チャネル層材料が常にバリア層材料よりも小さなバンドギャップを示す限り自由にできる。
【００４１】
表面層７は、ＧａＮでできている。
【００４２】
オーム接触電極５は、例えばＴｉ／Ａｌ／Ｔｉ／Ａｕ又はＴｉ／Ａｌ／Ｎｉ／Ａｕのタイプの金属層の重ね合わせによって形成されるが、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、ルテニウム（Ｒｕ）、及びタンタル（Ｔａ）を使用することもできる。一代替実施形態によれば、オーム接触電極は、金属の合金化によって形成することができる。
【００４３】
良好なオーム接触を確保するために、オーム接触電極５の第１の層はバリア層４と接触しているのに対して、ショットキー接触電極は表面層７と接触している。
【００４４】
第１の実施形態によれば、バリア層４は、オーム接触電極５の下に接触領域１０と呼ばれる領域を含む。この接触領域１０は、バリア層４の全厚にわたって延び、かつチャネル層内にも延びる。接触領域１０は、オーム接触電極の下にだけあり、すなわち、オーム接触電極５の第１の層の周辺部の垂直方向への投影によって水平面内に境界がつけられる（図によれば、その水平面は、デバイスの表面と平行な面であり、その垂直方向は、デバイスの表面に対して直角である）。接触領域１０は、それが延びる層の材料と、オーム接触電極を構成する重ね合わされた金属層の部分を形成する金属とを含む。金属の含有量は、有利には、１０19から１０21ａｔｏｍ・ｃｍ-3の間に含まれる。
【００４５】
さらに、オーム接触電極５との界面には、局部合金化部１２と呼ばれる合金化部が存在して、接触領域１０と、バリア層に接触しているオーム接触電極５の第１の層とを結合する。合金化部１２は、バリア層とオーム接触電極５の間の界面に位置し、電極の第１の層の材料、バリア層材料、及び金属の材料によって形成される。
【００４６】
この局部合金化によって形成されるオーム接触は、オーム接触電極５を構成する各金属層が互いに合金にされないので「非合金」と称される。電極の第１の層とバリア層との間の界面における局部合金化は、アクセス抵抗を低減させるのに寄与する接触付着性を実現するという利点を提供する。さらに、このタイプの非合金オーム接触は、デバイスの信頼性及び寿命を向上させ、その結果、およそ数百万時間という非常に高い平均故障間隔（ＭＴＢＦ：mean time between failure）の動作をもたらすことが観察されている。
【００４７】
図５に示された一代替実施形態によれば、オーム接触電極５は、金属層のすべて、またオーム接触電極と接触領域１０の間の界面も含む単一合金化によって形成される。その場合、この合金化は、電極の金属層のすべてが合金にされるので、「全合金化」と称される。全合金化部だけが接触領域１０の上部を含み、接触領域１０の下部は、それが延びる層の材料によって、かつオーム接触電極を形成する合金化の部分を形成する金属によって形成されることに注意されたい。
【００４８】
次に、本発明による電子デバイスを得ることを可能にする中間構造体を説明する。
【００４９】
図３ｃを参照すると、中間構造体は、その基部からその表面まで次々に支持層１、バッファ層２、電子ガスを封じ込めるためのチャネル層３、バリア層４、バリア層４と接触する少なくとも１つのオーム接触電極５、表面層７、及び表面層７と接触するゲート電極８を含む。
【００５０】
バリア層４は、バリア層４の厚さ全体にわたり延び、かつチャネル層３内に延びる接触領域１０と呼ばれる領域をオーム接触電極５の下に含む。
【００５１】
接触領域１０は、それが延びる層の材料と、オーム接触電極５を作製する金属とを含む。金属は、アルミニウム又はチタンが好ましい。接触領域内の金属の密度は均一ではない。すなわち金属は、バリア層の厚さにわたってガウスプロファイルで分布し、バリア層４の上面での金属含有率が高い。
【００５２】
一代替実施形態によれば、図４ｃを参照すると、バリア層４は、オーム接触電極５の下ではデバイスの残りの部分よりも薄い。
【００５３】
特定の一実施形態によれば、接触領域１０はさらにシリコンを含む。
【００５４】
次に、本発明による電子デバイスの製造方法を説明する。
【００５５】
第１のステップは、上述の図３ｃ又は図４ｃに示されたタイプの中間構造体の形成を含む。
【００５６】
まず中間構造体の形成のそれぞれ異なる方法を詳細に説明する。
【００５７】
図３ａを参照すると、層１、２、３、４及び７を備える構造体が、例えばＭＢＥ又はＭＯＣＶＤなどの当業者に知られた技術によって製作される。この構造体は、任意選択で封止層１４によって覆うことができる。
【００５８】
第１の実施形態によれば、この構造体の表面に、オーム接触電極の位置だけを空けたままにしておくようにマスクを堆積させ、次に、表面層７を貫通してバリア層内に金属の注入が行われ、この金属が金属層の重ね合わせの部分を形成し、オーム接触電極５を構成する。
【００５９】
当業者であれば、注入される金属の含有率がバリア層の上面で最高になるように、材料及び使用されるマスクの性質に応じて注入量及びエネルギーパラメータを調整する。しかしながら、構造体の層の厚さが非常に薄いので、少量の金属がチャネル層３にも注入される。
【００６０】
図３ｂを見ると分かるように、こうして接触領域１０がオーム接触電極５の下に形成されており、この領域は、バリア層４の全厚にわたって延び、かつ少なくともチャネル層３の厚さの一部に延びる。
【００６１】
注入は、金属が注入された材料の結晶格子の秩序を乱すことに注意されたい。したがって、注入ステップの後に、材料の再構成と、注入された金属がバリア層内で拡散することを可能にするアニーリングとが続かなければならない。アニーリングについてさらに詳細に説明する。
【００６２】
第２の実施形態では、図４ａ及び図４ｂを参照すると、表面層７、及びバリア層４の一部が、オーム接触電極の予定された位置でエッチングされる。それによって、金属の注入を上述のように行うことができるが、量が少なく、エネルギーが弱い。バリア層の厚さが薄いと実際、使用されるエネルギーを少なくでき、少ない注入金属量で良好なオーム接触を得ることができる。
【００６３】
この低量注入は、プロセスが非常に長くなることが少ないので、関わるプロセスのコストが低いという利点を提供する。注入されるゾーンでは実際、受ける損傷が少なく、第１の実施形態よりも薄くなり、したがって再構成するのがより容易である。さらに、注入された金属のバリア層内での拡散がより容易に起こり、必要な高温アニーリングの温度が低くなる。
【００６４】
特定の一実施形態によれば、オーム接触電極を形成する層のスタックに含まれる金属と、シリコンとの共注入を、約１０17から５×１０19ａｔｏｍ・ｃｍ-3のシリコン量で行うことも可能である。１０17ａｔｏｍ・ｃｍ-3という量は実は、ｎ型伝導性を得るためにバリア内に注入される最少シリコン量であり、５×１０19ａｔｏｍ・ｃｍ-3を超える注入では、材料の損傷を引き起こす。シリコンは、バリアの高さを低くできるドーピング効果を有し、それによってデバイスのアクセス抵抗をさらに低減させる。特定の一実施形態では、シリコンは注入されないが、バリア層４を形成する材料の成長中に堆積させることもできる。
【００６５】
同様に、オーム接触電極５の金属層の重ね合わせの部分を形成する金属のうちの２つの共注入で、別々の金属のある特定のプロファイルを半導体内に得ることを可能にでき、かつアクセス抵抗を最適化することに関与することができる。
【００６６】
中間構造体のアニーリングを含む、電子デバイスの第２の主要な製造ステップは、以下で説明するいくつかの代替実施形態に応じて実行することができる。
【００６７】
第１の代替実施形態によれば、アニーリングは単一のステップで実行され、このステップは、その表面層が堆積位置でエッチングされた後に、重ね合わされた金属層をバリア層上に堆積させることによってオーム接触電極が形成された後に行われる。このアニーリングの条件は、中性ガス雰囲気中において、７５０から１０５０℃の間に含まれる温度、２０秒から３０分のアニーリング時間、である。このようなアニーリングの結果、材料の再構成と、バリア層４の厚さ内でチャネル層３までの注入金属の拡散と、接触領域１０の上部と共にオーム接触電極５を構成する金属層の全合金化とがもたらされる。
【００６８】
得られたデバイスは図５に示されている。
【００６９】
アニーリング温度が高いほど、オーム接触電極の金属層の高さで形成するより多くの合金が、相分離ゾーンを有して不均質であるように見え、したがって、長期間にわたる良好な機械的強度を提供せず、これが長期にわたるとデバイスの効率を低減させる一因となることに注意されたい。
【００７０】
好ましい第２の代替実施形態によれば、アニーリングは２つのステップで実行される。
【００７１】
第１のアニーリングは、注入後に構造体上で実行される。７００から８００℃の間に含まれる温度でのこのアニーリングは、ＮＨ3雰囲気中で２０秒から３０分間実行されて、注入中に損傷を受けたバリア層の材料を再構成する。ＮＨ3は実際、Ｎ2よりも表面をよりよく安定化させるという利点を提供する。なぜならば、ＮＨ3は（５００℃からのような）低い温度で解離して活性化学種を発生させ、この活性化学種が８００℃までの加熱中にＧａＮ表面層からの窒素の蒸発を防止し、したがって表面層の損傷を防止するからである。したがって、ＮＨ3雰囲気を使用すると、封止保護層の形成を防止することが可能になる。
【００７２】
例えばＳｉＯ2の封止保護層１４が構造体上に形成された場合、このアニーリングはより高い温度で、好ましくは１０５０℃未満で、表面層を形成する材料の表面を損傷することなく、封止層１４を形成する材料の安定性閾値に達するまで実行することができる。ＳｉＯ2封止層の使用は、金属とシリコンの共注入に特に適している。１０５０℃という温度には実際、ＮＨ3又は中性ガスの雰囲気中で達することができ、それによって、電極の堆積の前にシリコンを結晶構造内で活性化することが可能になる。これらの活性化条件は有利なことに、１５００℃のＮ2のもとで１００バールの圧力が必要な、Denbaarsらが記載した条件よりも実行するのが容易である。次に、封止層１４がエッチングされるが、電極の直接堆積によってオーム接触を得るには表面層はエッチングしなくてもよい。
【００７３】
この第１のアニーリングの後に、封止保護層１４があれば除去され、オーム接触電極５の位置で表面層７のエッチングが、この電極の、バリア層４と接触する第１の金属層を堆積できるように実行される。
【００７４】
オーム接触電極５の形成の後に、第２のアニーリングが、低温と呼ばれる温度、すなわち７５０℃未満、好ましくは６５０℃未満で、Ｎ2、Ｈ2、Ａｒ2、又はこれらのガスの任意の混合物などの中性ガス中で３０秒から３０分間、実行される。このアニーリングの温度は、電極を形成する金属層の合金化を可能にするには低すぎる。しかしながら、この温度は、オーム接触電極５の第１の層と接触領域１０との間の界面で局部合金化部１２を形成するには十分である。この局部合金化部は、接触の付着性を保証するとともに、アクセス抵抗を低減させるのに寄与する。
【００７５】
したがって、この第２のアニーリングの実施形態では、たとえその温度が、オーム接触電極を構成する重ね合わされた層の金属の合金化を実行するのに十分なだけ高くなくても、電極の接触特性を安定化させることによって、デバイスの挙動を安定化させることができる。こうして形成されたオーム接触は「非合金」と呼ばれる。さらに、このタイプの非合金オーム接触は、デバイスの信頼性及び寿命を向上させ、その結果、およそ数百万時間という非常に高い平均故障間隔（ＭＴＢＦ）の動作をもたらすことが観察されている。
【００７６】
第３のアニーリングの代替実施形態は、上述の第２の代替実施形態の第２の低温アニーリングを実行することだけにあり、この第２の低温アニーリングもまた、非合金オーム接触を形成することになる。
【００７７】
電極を形成する前に金属注入する技法は、後続の熱処理が、構造体のＩＩＩ／Ｎ材料に損傷を与えることを回避するのに十分なだけ、及び不均質なオーム接触にならないようにするのに十分なだけ低くなるという利点を有する。実際、電極を構成する金属は、ＩＩＩ／Ｎ材料中で拡散係数が非常に小さく、したがって、接触を形成する従来技術の方法で知られている拡散に必要な熱バジェット（温度／持続時間）が非常に高いので、非合金電極又は局部合金電極の形成が可能にならない。さらに、この高い熱バジェットは劣化材料をもたらし、及び電子デバイスの不均質な接触により低減した信頼性及び寿命につながる。
【００７８】
一般的には、本発明によるアニーリングでは、その温度が、使用中の材料内で生成される温度よりも高いので、構造体のその後の性能を安定化させる機会が与えられる。構造体は、アニーリング温度において急速に進化してその最終性能に到達し（例えば汚染物質の脱離によって）、その後、望まれるように性能が非常に大きく安定した動作を示す。
【００７９】
次に、改善されたオーム接触を示すＨＥＭＴの製造に適用される本発明の３つの実施形態を説明する。
【実施例１】
【００８０】
まず、半導体層１、バッファ層２、電子ガスを封じ込めるためのチャネル層３、バリア層４、及び表面層７を次々に備える構造体が、ＭＢＥ又はＭＯＣＶＤなどの既知の技術によって形成される。
【００８１】
バリア層はＡｌＧａＮでできており、１０％から２５％の間に含まれるアルミニウム含有率を示す。
【００８２】
次に、バリア層４の表面でのレベルで材料の格子内に１０19ａｔｏｍ・ｃｍ-3を超えるアルミニウム含有量を達成するように、高い量のアルミニウムの注入がバリア層４内で実行される。注入される金属の含有量は、１０21ａｔｏｍ・ｃｍ-3までとすることができる。
【００８３】
次に、上述の第２の代替実施形態によるアニーリングが実行される。この目的のために、こうして得られた構造体は、ＮＨ3：Ｎ2雰囲気（それぞれ１／３：２／３の比率）中で３０分間、７００℃の温度にさらされる。
【００８４】
次に表面層のエッチングが、ドレイン及びソースに予定された位置で既知の技術によって実行され、次いで電極を堆積させる。ソース電極５及びドレイン電極６の第１の層は、バリア層４と接触して堆積させる。次に第２のアニーリングが、６５０℃の温度で３０秒から６０分間実行される。
【００８５】
次に、パッシベーション層及びゲート８が形成される。
【００８６】
この例で得られるオーム接触は、約０．１５から０．５Ω・ｍｍである。
【実施例２】
【００８７】
まず、半導体層１、バッファ層２、電子ガスを封じ込めるためのチャネル層３、バリア層４、及び表面層７を次々に備える構造体が、ＭＢＥ又はＭＯＣＶＤなどの既知の技術によって形成される。
【００８８】
バリア層はＡｌＧａＮでできており、１０％から２５％の間に含まれるアルミニウム含有率を示す。
【００８９】
次に、表面層７の厚さと、バリア層４の３分の１の厚さとのエッチングが、ソース５及びドレイン６の位置で実行される。このために、例えば紫外線で活性化したＫＯＨをベースとするドライエッチング又はウェット方法エッチングの実施をマスクの形成後に続けるなどの当業者には知られた技術が使用される。
【００９０】
次にアルミニウムが、バリア層４の表面で最大値を有する注入プロファイルが得られるように、低減された量で注入される。注入されたアルミニウムの含有量は、１０19から１０21ａｔｏｍ・ｃｍ-3まで様々である。
【００９１】
次に、電極の形成が実施例１と同じように行われる。
【００９２】
次に、得られた構造体が、中性ガス雰囲気中で２０秒から３０分間、７５０℃から１０５０℃の間に含まれる温度でアニーリングにかけられる。
【００９３】
最後に、パッシベーション層及びゲート８が形成される。
【００９４】
この例では、得られるオーム接触は約０．５Ω・ｍｍである。
【実施例３】
【００９５】
まず、半導体層１、バッファ層２、電子ガスを封じ込めるためのチャネル層３、バリア層４、及び表面層７を次々に備える構造体が、ＭＢＥ又はＭＯＣＶＤなどの既知の技術によって形成される。
【００９６】
バリア層はＡｌＧａＮでできており、１０％から２５％の間に含まれるアルミニウム含有率を示す。
【００９７】
次に、この構造体の上に、例えばＳｉＯ2又はＳｉ3Ｎ4などの材料から作製された封止保護層１４が形成される。
【００９８】
次に、アルミニウムとシリコンの共注入が、バリア層４の表面でのレベルで材料格子内において１０19ａｔｏｍ・ｃｍ-3を超えるアルミニウム含有量に達するように実行される。注入されるアルミニウム＋シリコンの含有量は、１０21ａｔｏｍ・ｃｍ-3までとすることができる。
【００９９】
次に、この構造体のアニーリングがＮ2雰囲気中で３０分間、１０５０℃の温度で実行されるが、その表面は、注入のために使用された封止層によって保護されている。
【０１００】
次に、封止保護層１４は、当業者にとって利用できる適切な任意の手段によって除去される。
【０１０１】
Ｓｉ3Ｎ4のパッシベーション層を堆積させる。
【０１０２】
ドレイン電極及びソース電極は、Ｔｉ／Ａｌ／Ｔｉ／Ａｕ層又はＴｉ／Ａｌ／Ｎｉ／Ａｕ層の重ね合わせの形で堆積させる。
【０１０３】
最後に、第２のアニーリングが３０秒から３０分間、６５０℃の温度で実行されて、非合金オーム接触が形成される。
【０１０４】
この例では、得られるオーム接触は約０．１５から０．５Ω・ｍｍである。
【図１】
2010524202.tif 000003
【図２】
2010524202.tif 000004
【図３ａ】
2010524202.tif 000005
【図３ｂ】
2010524202.tif 000006
【図３ｃ】
2010524202.tif 000007
【図４ａ】
2010524202.tif 000008
【図４ｂ】
2010524202.tif 000009
【図４ｃ】
2010524202.tif 000010
【図５】
2010524202.tif 000011
【国際調査報告】
2010524202.tif 000012
2010524202.tif 000013
2010524202.tif 000014