(57)【要約】      （修正有）【課題】ＦＥＴ装置の水素毒作用を減少させ又は防止する。【解決手段】ＦＥＴ装置７０は、基層と、該基層上に提供された複数の半導体層とを備える。頂部半導体層は、厚く添加したキャップ層４０であり、該キャップ層４０の真下の半導体層の別の１つは、ショットキーバリア層３８であり、ゲートリセス５０がキャップ層４０を通して、かつ、ショットキーバリア層３８内に形成される。また、チタン層６０と、該チタン層６０の上に提供された阻害層７６と、該阻害層７６の上に提供された金層６４とを有するゲート端子７２を含む。チタン層６０がショットキーバリア層３８と接触するようにゲート端子７２がリセスに形成され、阻害層７６は、水素ガスが水素原子に解離するのを防止する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）装置において、
基層と、
該基層上に提供された複数の半導体層と、
該複数の半導体層の上に提供されたゲート端子とを備え、該ゲート端子は、前記半導体層の１つと接触した状態にて提供された第一のゲート金属層と、該第一のゲート金属層の上に提供された阻害層と、該阻害層の上に提供された第二のゲート金属層とを含み、
前記阻害層は、水素ガスが水素原子に解離するのを防止し、ＦＥＴ装置の水素毒作用を減少させ又は防止するのに効果的である、電界効果トランジスタ素子。
【請求項２】
請求項１に記載のＦＥＴ装置において、
前記阻害層は、チタン−タングステン層である、ＦＥＴ装置。
【請求項３】
請求項２に記載のＦＥＴ装置において、
前記阻害層は、３０−５０オングストロームの範囲の厚さを有する、ＦＥＴ装置。
【請求項４】
請求項１に記載のＦＥＴ装置において、
前記阻害層は、モリブデン、ロジウム、タンタル、イリジウム及びタングステンから成る群から選ばれる、ＦＥＴ装置。
【請求項５】
請求項１に記載のＦＥＴ装置において、
前記第一のゲート金属層は、チタンであり、前記第二のゲート金属層は、金である、ＦＥＴ装置。
【請求項６】
請求項１に記載のＦＥＴ装置において、
前記複数の半導体層の頂部半導体層は、厚く添加した（ｄｏｐｅｄ）キャップ層であり、
該キャップ層の真下の前記半導体層の別の１つは、ショットキーバリア層（Ｓｃｈｏｔｔｋｙ  ｂａｒｒｉｅｒ  ｌａｙｅｒ）であり、
該ＦＥＴ装置は、キヤップ層を通してかつ前記ショットキーバリア層内に形成されたゲートリセスを含み、
前記ゲート端子は、第一のゲート金属層が前記ショットキーバリア層と接触するように前記リセス内に形成される、ＦＥＴ装置。
【請求項７】
請求項６に記載のＦＥＴ装置において、
前記キャップ層は、Ｎ＋ＧａＡｓ層であり、前記バリア層は、ＡｌＧａＡｓバリア層である、ＦＥＴ装置。
【請求項８】
請求項１に記載のＦＥＴ装置において、
前記ゲート端子の上に形成された窒化ケイ素不動態化層を更に備える、ＦＥＴ装置。
【請求項９】
請求項１に記載のＦＥＴ装置において、
高電子移動度トランジスタである、ＦＥＴ装置。
【請求項１０】
請求項１に記載のＦＥＴ装置において、
密閉密封したパッケージ体内にて密封される、ＦＥＴ装置。
【請求項１１】
請求項１に記載のＦＥＴ装置において、
集積型マイクロ波組立体の一部である、ＦＥＴ装置。
【請求項１２】
電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）装置において、
基層と、
該基層上に提供された複数の半導体層と、を備え、
前記複数の半導体層の頂部半導体層は、厚く添加したキャップ層であり、
該キャップ層の真下の前記半導体層の別の１つは、ショットキーバリア層であり、
ゲートリセスが、キャップ層を通してかつ前記ショットキーバリア層内に形成され、
チタン層と、該チタン層の上に提供された阻害層と、該阻害層の上に提供された金層と、を含むゲート端子を更に備え、
該ゲート端子は、前記チタン層が前記ショットキーバリア層と接触するように、前記リセス内に形成され、
前記阻害層は、水素ガスが水素原子に解離するのを防止し、ＦＥＴ装置の水素毒作用を減少させ又は防止するのに効果的である、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載のＦＥＴ装置において、
前記阻害層は、チタン−タングステン層である、ＦＥＴ装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載のＦＥＴ装置において、
前記阻害層は、３０−５０オングストロームの範囲の厚さを有する、ＦＥＴ装置。
【請求項１５】
請求項１２に記載のＦＥＴ装置において、
前記阻害層は、モリブデン、ロジウム、タンタル、イリジウム及びタングステンから成る群から選ばれる、ＦＥＤ素子。
【請求項１６】
請求項１２に記載のＦＥＴ装置において、
前記かキャップ層は、Ｎ＋ＧａＡｓ層であり、前記バリア層は、ＡｌＧａＡｓバリア層である、ＦＥＴ装置。
【請求項１７】
請求項１２に記載のＦＥＴ装置において、
高電子移動度トランジスタである、ＦＥＴ装置。
【請求項１８】
請求項１２に記載のＦＥＴ装置において、
密閉密封したパッケージ体内にて密封される、ＦＥＴ装置。
【請求項１９】
電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）装置において、
基層と、
該基層上に提供された複数の半導体層と、を備え、
前記複数の半導体層の頂部半導体層は、Ｎ＋ＧａＡｓキャップ層であり、
該キャップ層の真下の前記半導体層の別の１つは、ＡｌＧａＡｓショットキーバリア層であり、
ゲートリセスがキャップ層を通してかつショットキーバリア層内に形成され、
チタン層と、該チタン層の上に提供されたチタン−タングステン阻害層と、該阻害層の上に提供された金層と、を含むゲート端子を更に備え、
該ゲート端子は、前記チタン層が前記ショットキーバリア層と接触するように前記リセス内に形成され、
前記阻害層は、水素ガスが水素原子に解離するのを防止し、ＦＥＴ装置の水素毒作用を減少させ又は防止するのに効果的である、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）装置。
【請求項２０】
請求項１９に記載のＦＥＴ装置において、
前記阻害層は、３０−５０オングストロームの範囲の厚さを有する、ＦＥＴ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［０００１］  本発明は、全体として、ＦＥＴ装置の水素毒誘発の劣化（ＨＰＩＤ）を防止する水素阻害物を含む電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）装置に関し、特に、密閉密封したパッケージ体内に設けられたＦＥＴ装置に関し、この場合、該ＦＥＴ装置は、素子のゲート金属内にて白金に置換する水素阻害物を含み、また、該水素阻害物は、水素ガスが水素原子を形成するのを防止し、ＰＨＩＤを解消する。
【背景技術】
【０００２】
［０００２］  当該技術にて、モノシリックミリ波集積回路（ＭＭＩＣ）のような集積回路に対する密閉密封したパッケージ体を提供することは既知である。１つ又は複数のＭＭＩＣが半導体基層の上にて製作され、かつ金属ハウジング内に実装される。次に、金属カバーを真空環境内にてハウジングに密封し、密閉密封したパッケージ体を提供する。これらの型式の密閉密封したＭＭＩＣは、素子の信頼性が極めて重要である、宇宙系用途のような、多数の用途を有している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
［０００３］  密閉密封したパッケージ体内に保持されたＭＭＩＣは、通常、高電子移動度トランジスタ（ＨＥＭＴ）のような、１つ又は複数のＦＥＴ装置を含む。ＦＥＴ装置のゲート端子の典型的なゲート金属は、チタン（Ｔｉ）、白金（Ｐｔ）及び金（Ａｕ）の積重ねた層を含み、この場合、ゲート端子は、窒化ケイ素不動態化層にて被覆されている。こうした型式のパッケージ体において、水素ガスＨ２は、密閉パッケージ体からガス放出され（ｏｕｔ−ｇａｓｓｅｄ）、かつその内部に保持される。水素ガスＨ２は、窒化ケイ素不動態化層を通して拡散し、かつ白金層の表面上に吸着し、該水素ガスは、触媒作用を受けかつ水素原子Ｈに解離すると考えられる。水素原子Ｈは、ゲート金属内のチタンと組み合わさってＴｉＨｘを形成し、このことは、素子のゲート電圧を降下させ、素子のトランスコンダクタンスＧｍを低下させ、このため、素子の性能に影響を与える。
【０００４】
［０００４］  水素毒誘発の劣化（ＨＰＩＤ）と称されることもある、集積回路の構成要素の水素に起因する劣化を緩和するため、当該技術にて、水素ガスＨ２を吸収し、該水素ガスを密封したパッケージ体から除去する水素ゲッターを提供することが提案されている。特に、当該技術にて、さもなければ、素子の性能を劣化させる可能性のある、水素ガスＨ２を吸収する作用を果たす材料の特定の層を密閉密封したパッケージ体内にて蒸着させることが既知である。例えば、水素ゲッターを上述した密閉密封したパッケージ体のカバーに実装することができる。１つの既知の水素ゲッターは、基層ウェハ又はカバーウェハの何れかに蒸着された複数の金属層を含み、また、チタン層、ニッケル層及びパラジウム層を含むことができる。
【０００５】
［０００５］  水素ゲッターは、ＰＥＴ素子内のＨＰＩＤを少なくし又は解消するに効果的ではあるが、水素ゲッターを密封パッケージ体内にて製作することは、ＦＥＴ装置を含む集積回路の製造工程時間を増し、このことは、コストを増大させることにもなる。更に、水素ゲッターは、ＰＥＴ素子の寿命が尽きるよりも先に劣化しかつ／または作動不良となることが多いため、常に信頼性が高いとは言えない。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】ＭＭＩＣ及び水素ゲッターを含む、密閉密封したパッケージ体の断面図である。
【図２】ＰＥＴ素子の外形図である。
【図３】ゲート端子を含む、図２に示したＰＥＴ素子の切欠き外形図である。
【図４】水素阻害層を有する含むゲート端子を含み、該ゲート端子は、図２に示したＰＥＴ素子にて使用することのできる、ＰＥＴ素子の切欠き外形図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
［００１０］  ＦＥＴ装置のゲート金属内にて水素阻害物を提供することを目的とする、本発明の実施の形態の以下の説明は、性質上、単に一例であり、本発明又はその用途又は使用を何ら限定することを意図するものではない。例えば、上述したように、水素阻害物は、ＰＥＴ素子に対して特定の用途がある。しかし、本発明の水素阻害物は、その他の用途を有することができる。
【０００８】
［００１１］  図１は、金属ハウジング１２と、密閉密封したキャビティ１６を画成する金属カバー１４とを含む密閉密封したパッケージ体１０の断面図型式の図である。ＭＭＩＣ２０は、半導体基層１８上にて製作され、該基層１８は、カバーウェハ１４がハウジング１２に密封される前に、キャビティ１６内にてハウジング１２に実装される。また、水素ゲッター２２は、基層上にて製作され、該基層は、カバー１４がハウジング１２に密封される前に、該カバー１４の下側に実装され、この場合、水素ゲッター２２は、キャビティ１６内にて水素ガスＨ２を吸収する作用を果たす。該水素ゲッター２２は、その他の型式においては、パッケージ体１０内にてその他の表面上に蒸着させることができる。
【０００９】
［００１２］  図２は、ＭＭＩＣ２０及び／または集積マイクロ波組立体の一部とすることのできる、高電子移動度トランジスタ（ＨＥＭＴ）のような、ＦＥＴ装置の外形図である。該ＦＥＴ装置３０は、ＧａＡｓ基層３２、該基層３２上に蒸着されたＡｌＧａＡｓ緩衝層３４、該緩衝層３４上に蒸着されたＩｎＧａＡｓチャネル層３６、チャネル層３６上に蒸着されたＡｌＧａＡｓショットキーバリア層３８及びバリア層３８上に蒸着された厚く添加したＮ＋ＧａＡｓキャップ層４０を含む。該緩衝層３４及びバリア層３８は、チャネル層３６に近接して添加されて、ケイ素の平面状の添加層４２、４４をそれぞれ形成する。ソース端子４６及びドレーン端子４８を含むオーミック接点は、キャップ層４０の上に蒸着される。ゲートリセス５０がキャップ層４０を通して、かつバリア層３８内に製作され、また、Ｔ形ゲート端子５２がリセス５０に形成される。窒化ケイ素（ＳｉＮ）不動態化層５４がソース端子４６とドレーン端子４８との間にて、キャップ層４０の上にゲート端子５２の上方で且つ図示したように、リセス５０に蒸着されている。
【００１０】
［００１３］  図３は、ゲート端子５２を示す、ＦＥＴ装置３０の切欠き外形図である。上述したように、該ゲート端子５２は、バリア層３８上に蒸着されたチタン（Ｔｉ）層６０と、該チタン層６０上に蒸着された白金（Ｐｔ）層６２と、該白金層６２上に蒸着された金（Ａｕ）層６４とを含むことができる。チタン層６０は、バリア層３８との望ましいショッキ−接合部を形成するように選ばれており、金層６４は、当業者によく理解されている仕方にて小さい接点抵抗を提供する。金層６４は、比較的低い融点を有するため、白金層６２は、素子３０の作用中、金がチタン層６０内に拡散するのを防止する拡散バリアとして機能する。
【００１１】
［００１４］  説明したように、水素ガスＨ２は、例えば、パッケージ体１０のような、密閉密封したパッケージ体内に解放され、また、不動態化層５４を通して拡散し、かつ、白金層６２の表面上に吸着し、この表面にて、水素ガスは触媒作用を受けかつ水素原子Ｈに解離する。該水素原子Ｈは、層６０内のチタンと組み合わさり、ＴｉＨｘを形成し、このＴｉＨｘは、バリア層３８とのショットキー接合部に影響を与え、このことは、素子のゲート電圧Ｖｇを降下させ、かつ素子のトランスコンダクタンスＧｍを低下させ、このため、素子３０の水素毒誘発の劣化と称される、素子の性能に対する影響を生じさせる。本発明は、水素ガスＨ２が水素原子Ｈに解離するのを防止する水素阻害層にて、ゲート端子５２内の白金金属に置換することを提案するものであり、このことは、ＴｉＨｘの形成を解消し、したがって、素子３０の水素毒誘発の劣化を解消することになろう。
【００１２】
［００１５］  図４は、素子３０内にてゲート端子５２に置換することのできるゲート端子７２を含むＦＥＴ装置７０の切欠き外形図であり、この場合、図２及び図３と同一の要素は、同一の参照番号にて識別されている。ゲート端子７２において、水素ガスＨ２を水素原子Ｈに解離させる素子３０の白金層６２は、水素ガスＨ２が水素原子Ｈに解離するのを許容しない阻害層７６にて置換されている。水素ガスＨ２が依然としてパッケージ体内に存在し、かつ不動態化層５４を通して拡散する場合でも、水素原子Ｈは形成されないため、チタン金属と反応してＴｉＨｘを形成する水素原子Ｈは存在しない。ＴｉＨｘは形成されないため、素子の性能に影響を与える水素毒作用は存在しない。阻害層７６の材料は、水素ガスＨ２が水素原子Ｈに解離するのを防止するのみならず、白金層６２と同一の仕方にて金層６４からの金がチタン層６０内へ拡散するのを防止する拡散層を提供するのにも適しているように選ばれる。
【００１３】
［００１６］  チタン層６０及び金層６４は、ゲート金属内に依然として維持され、したがって、拡散ゲート金属が採用される場合でさえ、ＦＥＴ装置の７０の性能は実質的に影響を受けないことが理解される。水素阻害層７６を使用することは、ＦＥＴ装置の７０の製作のため、追加的な層を追加することにはならず、水素ゲッターが不要である結果として、ＦＥＴ装置の７０の製作コストを削減することになる。更に、阻害層７６は、従来の水素ゲッターを採用する場合よりもより高い信頼性を提供し、それは、既知の水素ゲッターは、ＦＥＴ装置の寿命が尽きる前に、作動不良となる可能性があるからである。
【００１４】
［００１７］  本発明は、水素ガスＨ２が水素原子Ｈに解離するのを防止し、金がチタン層６０内に拡散するのを防止し、また、素子の性能を低下させることはない、阻害層７６に対する任意の適当な耐火性金属とすることを考える。１つの実施の形態において、阻害層７６は、チタン−タングステン（ＴｉＷ）であり、白金層６２の厚さよりも薄い３０−５０オングストロームにて蒸着される。しかし、その他の厚さとすることも可能であることが理解される。層７６を高温度にて蒸着する過程であるため、より薄い阻害層７６が必要である。チタン−タングステンは、宇宙系の適用例を含む、多数の適用例にてＦＥＴ装置の寿命の間、上述した仕方にて水素の毒作用を防止するのに効果的であることが判明している。
【００１５】
［００１８］  チタン−タングステンは、上述したように、阻害層７６に対する１つの適当な耐火性金属であるが、その他の耐火性金属も等しく適用可能である。例えば、その他の適当な耐火性金属は、すべて、適当な厚さにて提供された、モリブデン（Ｍｏ）、ロジウム（Ｒｈ）、タンタル（Ｔａ）、イリジウム（Ｉｒ）及びタングステン（Ｗ）を含むことができる。
【００１６】
［００１９］  上記の説明は、本発明の単に一例としての実施の形態を開示しかつ説明したものである。当業者は、かかる説明、添付図面及び請求の範囲から、以下の請求の範囲に記載した本発明の思想及び範囲から逸脱することなく、各種の変更、改変例及び変形例を実施することが可能であることが容易に理解されよう。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【外国語明細書】
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