(57)【要約】  メサ構造を有している半導体構造体は、下の半導体層と、上の半導体層の間に二次元電子ガス（２ＤＥＧ）領域を形成するために下の半導体層と直接接触し、より高いバンド・ギャップを有している上の半導体層と、を有する。２ＤＥＧ領域は、メサの側壁で終わっている外縁部を有する。付加的な電子ドナー層は、メサ構造の側壁部分に、そして、メサの側壁で終わっている２ＤＥＧ領域の部位に配置されている下の層のバンド・ギャップより高いバンド・ギャップを有する。オーム性のコンタクト材料は、電子ドナー層に配置されている。横のＨＥＭＴは、下の半導体層と電子ドナー層の間にコンタクトに沿って電子（すなわち、オーム性のコンタクト抵抗を下げる）の電子ドナー層、２ＤＥＧ領域およびオーム性のコンタクト材料濃度を増加させるように形成される。
2015523733.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
基板に配置されたメサ構造であって、該メサ構造が、
下の半導体層と、
上の半導体層と、メサの側壁で終わっている外縁部を有している二次元電子ガス領域との間に二次元電子ガス領域を形成するために、下の半導体層と直接接触し、下の半導体層とは異なるバンド・ギャップを有する上の半導体層と、を有することを特徴とする、メサ構造と、
メサ構造の側壁部分に、および、メサの側壁で終わっている二次元電子ガス領域の領域に配置された電子ドナー層と、
電子ドナー層に配置されたオーム性のコンタクト材料と、
を有することを特徴とする半導体構造体。
【請求項２】
オーム性のコンタクト材料が、メサ構造の上部部分で終わることを特徴とする請求項１に記載の半導体構造体。
【請求項３】
下の半導体層が、ＧａＮであることを特徴とする請求項１に記載の半導体構造体。
【請求項４】
上の半導体層が、ＡｌＮを包含することを特徴とする請求項３に記載の半導体構造体。
【請求項５】
電子ドナー層がｎ型ドーピングされたＡｌＧａＮである請求項４に記載の半導体構造体。
【請求項６】
オーム性のコンタクト材料がｎ型ドーピングされたＧａＮである請求項５に記載の半導体構造体。
【請求項７】
上の半導体層とショットキー・コンタクトするゲート電極を包含することを特徴とする請求項６に記載の半導体構造体。
【請求項８】
オーム性のコンタクト材料とオーミック接触するコンタクトを包含している請求項７に記載の半導体構造体。
【請求項９】
基板と、
基板に配置されたメサ構造であって、該メサ構造が、
下の半導体層と、
上の半導体層と、メサの側壁で終わっている外縁部を有している二次元電子ガス領域との間に二次元電子ガス領域を形成するために、下の半導体層と直接接触し、下の半導体層とは異なるバンド・ギャップを有する上の半導体層と、を有することを特徴とする、メサ構造と、
メサ構造の側壁部分に、および、メサの側壁で終わっている二次元電子ガス領域の領域に配置された電子ドナー層と、
電子ドナー層に配置されたオーム性のコンタクト材料と
を有することを特徴とする半導体構造体。
【請求項１０】
基板と、
基板に配置されたメサ構造であって、該メサ構造が、
下の半導体層と、
上の半導体層と、メサの側壁で終わっている外縁部を有している二次元電子ガス領域との間に二次元電子ガス領域を形成するために、下の半導体層と直接接触し、下の半導体層とは異なるバンド・ギャップを有する上の半導体層と、を有することを特徴とする、メサ構造と、
付加的な層と下の半導体層との間に二次元電子ガス領域を形成するように、下の半導体層と直接接触し、そこにおいて、メサの側壁で終了している二次元電子ガス領域の領域に配置された下の半導体よりも高いバンド・ギャップを有する付加的な半導体層と、
電子ドナー層に配置されたオーム性のコンタクト材料と
を有することを特徴とする半導体構造体。
【請求項１１】
基板と、
基板に配置されたメサ構造であって、該メサ構造が、
下の半導体層と、
下の半導体層と直接接触し、下の半導体層とは異なるバンド・ギャップを有する上の半導体層と、を有することを特徴とするメサ構造と、
メサ構造の側壁部分に、および、メサの側壁で終わっている二次元電子ガス領域の領域に配置された電子ドナー層と、
電子ドナー層に配置されたオーム性のコンタクト材料と、
を有することを特徴とする半導体構造体。
【請求項１２】
基板と、
基板に配置されたメサ構造であって、該メサ構造が、
下の半導体層と、
上の半導体層は、下部の半導体と直接接触し、下部の半導体より高いバンド・ギャップを有することを特徴とするメサ構造と、
下の半導体層と直接接触し、そこにおいて、メサ構造の側壁部分に配置された下の半導体層より高いバンド・ギャップを有する付加的な半導体層と、
電子ドナー層に配置されたオーム性のコンタクト材料と
を有することを特徴とする半導体構造体。
【請求項１３】
付加的な層が電子ドナー層である請求項１２に記載の半導体構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
[0001]  この開示は、全般的に窒化ガリウム（ＧａＮ）半導体デバイスに関し、特に低オーム性コンタクト抵抗を有している窒化ガリウム（ＧａＮ）半導体デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
[0002]  周知のように、第２の生成ＧａＮ  ＨＥＭＴデバイス（３０―３００  ＧＨｚ）はチャネルのより高いシート電荷を有しなければならない。そして、本デバイスを表すより高いＡｌモル・フラクションＡｌＧａＮ、ＩｎＡｌＮまたはＩｎＧａＡｌＮショットキー・コンタクトが厚み、および、低い寄生オーム性のコンタクト抵抗（＜０．２オームｍｍ）より薄い。
【０００３】
[0003]  第１の生成デバイスに関しオーム電極を形成するために用いる一つの方法は、高いオーム性のコンタクト抵抗（＞０．２オームｍｍ）を有しているデバイスに、全般的に結果としてなる８５０―９００  ＣでＴｉ／Ａｌ／Ｂａｒｒｉｅｒ／Ａｕを急速な熱アニーリングにより形成することを包含し、≦２μｍのソース／ドレイン接点間隔に関し、より低い降伏をする。
【０００４】
[0004]  ある方法は、低いオーム性のコンタクト抵抗を有しているデバイスを生産することを図１Ａ―１  Ｃに示す。ここで、炭化ケイ素（ＳｉＣ）またはシリコンＳｉの基板は、例えば、窒化ガリウムを有する（ＧａＮ）層エピタキシャル基板に形をなす。ＧａＮ層とより高いバンド・ギャップ・ショットキー・コンタクト層の間のインターフェースでできている二次元電子ガス（２ＤＥＧ）層に結果としてなっているＧａＮ層の上に、ＧａＮが形成される（例えば、ＡｌＧａＮ、ＩｎＡｌＮまたはＩｎＧａＡｌＮの層）より高いバンド・ギャップを有している半導体層（すなわち、ショットキー・コンタクト層）。次いで、いかなる適切なドライエッチングを用いても示されるようにショットキーおよびＧａＮの露出部がソースおよびドレインコンタクト領域において、エッチングされ、及び、マスクはショットキー・コンタクト層の上に形成される。結果として生じる構造は、図１Ｂで示すメサ形の構造である。ｎ＋ドープＧａＮのオーミックコンタクト層は、図１Ｃに示すようにエッチングされた構造を通じて堆積する。二次元の電子気体（２ＤＥＧ）層の端（すなわち、エッジ）がここで、ｎ＋ドープＧａＮのオーミックコンタクト層と直接接触してあることに注意されたい。この方法は、２つの問題が欠点である：第１に、エッチングおよびエッジ上の二次元電子ガス（２ＤＥＧ）の露顕は、露出したエッチングされた表面の近くで電子のキャリア濃度および可動性を損なうかもしれない。第２に、ソースおよびドレインの電子の収集の電子注入は、二次元電子ガスとｎ＋ドープＧａＮのオーミックコンタクト層の間に薄い（〜50オングストローム）コンタクトだけにある。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
[0005]  本発明の好ましい実施態様では、半導体構造体は、基板と、基板に配置されたメサ構造であって、該メサ構造が、下の半導体層と、上の半導体層と、メサの側壁で終わっている外縁部を有している二次元電子ガス領域との間に二次元電子ガス領域を形成するために、下の半導体層と直接接触し、下の半導体層とは異なるバンド・ギャップを有する上の半導体層と、を有することを特徴とする、メサ構造と、メサ構造の側壁部分に、および、メサの側壁で終わっている二次元電子ガス領域の領域に配置された電子ドナー層と、電子ドナー層に配置されたオーム性のコンタクト材料とを有することを特徴とする。
【０００６】
[0006]  本発明の好ましい実施態様では、半導体構造体は、基板と、基板に配置されたメサ構造であって、該メサ構造が、下の半導体層と、上の半導体層と、メサの側壁で終わっている外縁部を有している二次元電子ガス領域との間に二次元電子ガス領域を形成するために、下の半導体層と直接接触し、下の半導体層とは異なるバンド・ギャップを有する上の半導体層と、を有することを特徴とする、メサ構造と、付加的な層と下の半導体層との間に二次元電子ガス領域を形成するように、下の半導体層と直接接触し、そこで、メサの側壁で終了している二次元電子ガス領域の領域に配置された下の半導体よりも高いバンド・ギャップを有する付加的な半導体層と、電子ドナー層に配置されたオーム性のコンタクト材料とを有することを特徴とする。
【０００７】
[0007]  基板と、基板に配置されたメサ構造であって、該メサ構造が、下の半導体層と、下の半導体層と直接接触し、下の半導体層とは異なるバンド・ギャップを有する上の半導体層と、を有することを特徴とするメサ構造と、メサ構造の側壁部分に、および、メサの側壁で終わっている二次元電子ガス領域の領域に配置された電子ドナー層と、電子ドナー層に配置されたオーム性のコンタクト材料と、を有することを特徴とする半導体構造体。
【０００８】
[0008]  実施形態において、半導体構造は、基板と、基板に配置したメサ構造を有する。メサ構造は、下の半導体層と、上の半導体層と下の半導体層の間に二次元電子ガス領域を形成するために、下の半導体層と直接接触し、下の半導体層より高いバンド・ギャップを有することを特徴とし、二次元電子ガス領域がメサの側壁で終わっている外縁部を備えることを特徴とする上の半導体層と、を備える半導体構造は更に、メサ構造の側壁部分に、及び、メサの側壁で終わっている二次元電子ガス領域の領域に配置された電子ドナー層と、電子ドナー層に配置されたオーム性のコンタクト材料と、を有する。
【０００９】
[0009]  かかる配置について、電子ドナー層は配置されて、二次元電子ガス領域およびオーム性のコンタクト材料の外縁部と直接接触し、実質的に、高電子移動度トランジスタ（ＨＥＭＴ）として考慮され得る。ソース・オーム性のコンタクト材料からの電子注入に関する領域の幅、及び、二次元電子ガス領域への注入された電子の収集、次いで、二次元電子ガス領域を通過する幅は、これらの電子ドナー層と二次元電子ガス層との間に低いコンタクト抵抗の結果を著しく増加させる。実質的に、この横のＨＥＭＴの形成は、下の半導体層と低いオーム性のコンタクト抵抗に電子ドナー層結果としてなる間にコンタクトに沿ってすべて電子の濃度を増加させる。
【００１０】
[0010]  実施形態において、オーム性のコンタクト材料は、メサ構造の上部部分で終わる。
実施形態において、下の半導体層は、ＧａＮである。
【００１１】
実施形態において、上の半導体層は、ＡｌＮを包含する。
実施形態において、電子ドナー層は、ｎ型ドーピングされたＡｌＧａＮである。
実施形態において、オーム性のコンタクト材料は、ｎ型ドーピングしたＧａＮである。
【００１２】
実施形態において、上の半導体層を有するショットキー・コンタクトのゲート電極。
[0011]  実施形態において、オーム性のコンタクトは、オーム性のコンタクト材料と接触している。開示の一つ以上の実施形態の詳細は、添付の図面および下記の説明に記載される。開示の他の特徴、目的および利点は、説明および図面から、並びに、特許請求の範囲から明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１Ａ】[0012]  図１Ａ乃至１Ｃは、従来技術に従ってその製作のさまざまなステージで半導体構造の製作を示している図表のスケッチである。
【図１Ｂ】図１Ｂは、従来技術に従ってその製作のさまざまなステージで半導体構造の製作を示している図表のスケッチである。
【図１Ｃ】図１Ｃは、従来技術に従ってその製作のさまざまなステージで半導体構造の製作を示している図表のスケッチである。
【図２Ａ】[0013]  図２Ａ乃至２Ｃは、本開示に従ってその製作のさまざまなステージで半導体構造の製作を示している図表のスケッチである。
【図２Ｂ】図２Ｂは、本開示に従ってその製作のさまざまなステージで半導体構造の製作を示している図表のスケッチである。
【図２Ｃ】図２Ｃは、本開示に従ってその製作のさまざまなステージで半導体構造の製作を示している図表のスケッチである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
[0014]  さまざまな図面の同じ参照シンボルは、同じエレメントを示す。
[0015]  次に図２Ａを参照すると、半導体構造１０は、以下を有していることを示す：基板１２であって、ここでは例えば、炭化ケイ素（ＳｉＣ）またはシリコン（Ｓｉ）の半導体基板である。基板１２上のいかなる従来方式によっても、ガリウム砒素（ＧａＮ）の下の層１４は、形成される。示すように、アルミニウムガリウムナイトライド（ＡｌＧａＮ）またはインジウムアルミニウムナイトライド（ＩｎＡｌＮ）またはインジウム・ガリウム・アルミニウムナイトライド（ＩｎＧａＡｌＮ）の上の層１６は、ガリウム砒素（ＧａＮ）の下の層の上に形成される。上の層が下の層より高いバンド・ギャップを有するので、2次元電子ガス（２ＤＥＧ）領域１８は上下の層１４、１６の間に形成される。
【００１５】
[0016]  次に、図２Ｂに示される構造１０は、図２Ｂに示されるメサ構造２０を形成するためにマスキングされ、ドライエッチングされる。ここで、図２Ａに示される構造１０は、３００オングストロームから１０００オングストローム（好ましくは６００オングストローム）までの深さにエッチングされる。
【００１６】
[0017]  次に、図２Ｃに示すように、例えば、５〜３０％（好ましくは１５〜２０％）のＡｌ濃度を有するＡｌＧａＮの付加的な電子ドナーＮ＋層２２は、３０〜２００オングストローム（好ましくは５０〜１００オングストローム）の厚みを有する分子線エピタキシー（ＭＢＥ）を用いて成長される。ここで、ＡｌＧａＮの付加的な電子ドナーＮ＋層２２は、１０１８〜５ｘ１０１９cm-3の電子のドーピング濃度を有する。下のＧａＮ層１４のより高いバンドギャップを有するＡｌＧａＮのこの付加的な電子ドナーＮ＋層２２は、メサ構造２０の側壁上に二次元電子ガス（２ＤＥＧ）領域２４  ＧａＮをつくる。より低い半導体層１４、メサ２０の側壁で終わっている外縁部を有している二次元電子ガス領域１６の間に、ＡｌＧａＮの付加的な電子ドナーＮ＋層２２が二次元電子ガス領域２４を形成し、そして、メサ構造２０の側壁部分に、および、メサ２０の側壁で終わっている二次元電子ガス領域２２の領域に、付加的な電子ドナー層２２が配置されている点に最初に注意される。実質的に、それが下のＧａＮ層１４に接触する側壁に沿ってすべてドーピング（ＧａＡｓ  ｐＨＥＭＴｓと同様の）および自然分極化の組合せから形成されるとして、ＨＥＭＴ構造は、みなされることができる。これの後に、２００〜１０００オングストローム（好ましくは６００オングストローム）の厚みに、付加的なＧａＮ  Ｎ＋オーミックコンタクト層３０の成長が続く。
【００１７】
[0018]  なお：
1.  ＡｌＧａＮの付加的な電子ドナーＮ＋層２２は、ＧａＮ層１４より大きいバンド・ギャップを有し、
2.  実質的に、ＨＥＭＴはＡｌＧａＮの付加的な電子ドナーＮ＋層２２のより高いバンド・ギャップ材料の間のインターフェースで形成され、そして、ＧａＮ層１４、したがって電子はインタフェースでＧａＮ層１４にあり、３.ＡｌＧａＮの付加的な電子ドナーＮ＋層２２は、ＧａＮ層２２より高い両方のバンド・ギャップを有し、更にＮ＋ドーピングを有する。
【００１８】
[0019]  ソースおよびドレインコンタクト領域３０、３１、ここではＮ＋  ＧａＮは、図２Ｃに示すようにエッチングされた領域において、形成され、上層１６の上側表面で終わる。次いで、オームのソースおよびドレイン接点３２、３４はソースおよびドレインコンタクト領域３０が形成され、ゲート・コンタクト３６がいかなる従来の処理を使用しても上の半導体層１６の表面を有するショットキー・コンタクトの範囲内で形成される。
【００１９】
[0020]  ＡｌＧａＮのＮ＋層２２の再成長した付加的な層とこのことにより形成される二次元電子ガス領域２４の間に低いコンタクト抵抗に結果としてなり、ソース・コンタクト領域３０からの電子注入およびドレインコンタクト領域３１のそれらの収集に関し領域の幅は、ここで、著しく増加する。かくして、図２Ｃに示される構造で、コンタクトが、直接的にメサのわき道上の二次元電子ガス領域２４を介してソースとドレインコンタクト領域３０、３１の間にあり、すなわち、直通エッチングおよび再成長した付加的なＡｌＧａＮのＮ＋層２２の結果となる。かくして、ＧａＮ  ＨＥＭＴは、成長するＧａＮ  Ｎ＋領域３０、３１の前に最初にＮ＋ＡｌＧａＮ層の成長によるエッチングされたソース／ドレインＧａＮ領域３０、３１の側壁の上に有効に形成される。この横のＧａＮ  ＨＥＭＴの形成は、すべてＧａＮ層１６とＡｌＧａＮ層１８間のコンタクトに沿った電子の濃度を増加させ、低いコンタクト抵抗に結果としてなる。
【００２０】
[0021]  現在の開示による半導体構造が、
基板と、基板に配置されているメサ構造と、からなり、
メサ構造が、
より下の半導体層と、上の半導体層と、メサの側壁で終わっている外縁部を有している二次元電子ガス領域との間に二次元電子ガス領域を形成するために、より下の半導体層から、および、それと直接接触して異なるバンド・ギャップを有する上の半導体層と、
を有し、
メサ構造の側壁部分に、そして、メサの側壁で終わっている二次元電子ガス領域の領域に配置された電子ドナー層と、電子ドナー層に配置されたオーム性のコンタクト材料と、
を有する。
【００２１】
[0022]  半導体構造はまた、以下の特徴の一つ以上を包含する：オーム性のコンタクト材料が、メサ構造の上部部分で終わり、より下の半導体層がＧａＮであり、上の半導体層がＡｌＮを包含し、電子ドナー層が、ｎ型ドーピングしたＡｌＧａＮであり、オーム性のコンタクト材料が、ｎ型ドーピングしたＧａＮであり、上の半導体層とショットキー接触するゲート電極と、オーム性のコンタクト材料と接触するオーム性コンタクトと、を有する。
【００２２】
[0023]  現在の開示による半導体構造は、基板と、基板に配置されたメサ構造と、を含み、メサ構造が、下の半導体層と、上の半導体層と、メサの側壁で終わっている外縁部を有している二次元電子ガス領域との間に二次元電子ガス領域を形成するために、下の半導体層から、および、それと直接接触して異なるバンド・ギャップを有する上の半導体層と、メサ構造の側壁部分に、そして、メサの側壁で終わっている二次元電子ガス領域の領域に配置された電子ドナー層と、電子ドナー層に配置されたオーム性のコンタクト材料と、
を有する。
【００２３】
[0024]  現在の開示による半導体構造は、
基板と、基板に配置されたメサ構造とを有し、メサ構造は、下の半導体層、上の半導体層と、メサの側壁で終わっている外縁部を有している二次元電子ガス領域との間に二次元電子ガス領域を形成するために、下の半導体層と直接接触し、それより高いバンド・ギャップを有する上の半導体層と、付加的な層と下の半導体層との間に二次元電子ガス領域を形成するように、低い半導体層とそこにおいて、且つ、直接接触し、メサの側壁で終了する二次元電子ガス領域の領域で、メサ構造の側壁部分に配置された下の半導体層より高いバンド・ギャップを有する付加された半導体層と、電子ドナー層に配置されたオーム性のコンタクト材料と、
を有する。
【００２４】
[0025]  現在の開示による半導体構造は、
基板と、基板に配置されたメサ構造と、を有し、メサ構造は：下の半導体層と、下の半導体層と直接接触し、下の半導体層とは異なるバンド・ギャップを有する上の半導体層と、メサ構造の側壁部分に、そして、メサの側壁で終わっている二次元電子ガス領域の領域に配置された電子ドナー層と、電子ドナー層に配置されたオーム性のコンタクト材料と
を有する。
【００２５】
[0026]  現在の開示による半導体構造は、
基板と、基板に配置されたメサ構造と、を有し、
メサ構造が、下の半導体層と、下の半導体と直接接触し、下の半導体より高いバンド・ギャップを有する上の半導体層と、下の半導体層と直接接触し、そこにおいて、メサ構造の側壁部分に配置された下の半導体層より高いバンド・ギャップを有する付加的な半導体層と、電子ドナー層に配置されたオーム性のコンタクト材料と、
を有する。さら、付加的な層は、電子ドナー層でもよい。
【００２６】
[0027]  多くの実施形態を開示し記載してきた。にもかかわらず、さまざまな修正が開示の精神と範囲から逸脱することなくされることができることが理解されよう。したがって、他の実施形態は、以下の特許請求の範囲内である。
【図１Ａ】
2015523733.tif 000003
【図１Ｂ】
2015523733.tif 000004
【図１Ｃ】
2015523733.tif 000005
【図２Ａ】
2015523733.tif 000006
【図２Ｂ】
2015523733.tif 000007
【図２Ｃ】
2015523733.tif 000008
【国際調査報告】
2015523733.tif 000009
2015523733.tif 000010