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公開番号2025179027
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-12-09
出願番号2025085553
出願日2025-05-22
発明の名称改善された動的性能を有するノーマリオフ型HEMTデバイス及びその製造方法
出願人エスティマイクロエレクトロニクスインターナショナルエヌ.ヴイ.
代理人個人,個人,個人,個人,個人
主分類H10D 30/87 20250101AFI20251202BHJP()
要約【課題】オン状態抵抗の劣化を低減したノーマリオフ型HEMTデバイスを提供する。
【解決手段】高い電子移動度(HEMT)デバイス20は、第1の導電領域36aと、第1の導電部分上に積層された第2の導電領域36bとを含むソース電極36を備える。第1の導電領域は、チャネル層30の2次元ガス、2DEGを完全に貫通して延びており、チャネル層とのオーミック型コンタクトを可能にする1つ以上の材料からなり、仕事関数値(例えば3.5～4.5eV)が低減された金属材料からなる。第2の導電領域は、埋め込み層25とのオーミック型コンタクトを可能にする1つ以上の材料からなり、仕事関数値が高い(例えば4.5～5.6eV)金属材料からなる。第1の導電領域の仕事関数値は、第2の導電領域の仕事関数値よりも低い。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
ＨＥＭＴデバイスであって、
半導体本体であって、
基板と、
前記基板上の、Ｐ型ドープされた埋め込み層と、
前記埋め込み層上のヘテロ構造であって、使用時に、前記ＨＥＭＴデバイスの導電チャネルを収容するように構成された真性型のチャネル層を含む、ヘテロ構造と、
を含む、半導体本体と、
前記半導体本体内に延びているソースコンタクトと、
を備え、
前記ソースコンタクトが、
前記ヘテロ構造を部分的に貫通して前記チャネル層まで延びて、前記チャネル層内で終端している第１のＬ字型コンタクト部分と、
前記ヘテロ構造を完全に貫通し、前記埋め込み層を部分的に貫通して延びて、前記埋め込み層内で終端している第２のＬ字型コンタクト部分と、
を含み、
前記第１のコンタクト部分が、第１の金属材料であって、前記チャネル層と直接電気的に接触して延びており、かつ前記チャネル層とオーミックコンタクトを形成する、第１の金属材料を含み、
前記第２のコンタクト部分が、前記第１の金属材料とは異なる第２の金属材料であって、前記埋め込み層と直接電気的に接触して延びており、かつ前記埋め込み層とオーミックコンタクトを形成する、第２の金属材料を含む、
ＨＥＭＴデバイス。
続きを表示（約 780 文字）【請求項２】
前記第１の金属材料が、３．５～４．５ｅＶの範囲の仕事関数値を有する、請求項１に記載のＨＥＭＴデバイス。
【請求項３】
前記第２の金属材料が、４．５～５．６ｅＶの範囲の仕事関数値を有する、請求項１に記載のＨＥＭＴデバイス。
【請求項４】
前記第１の金属材料が、前記第２の金属材料の第２の仕事関数値よりも低い第１の仕事関数値を有する、請求項１に記載のＨＥＭＴデバイス。
【請求項５】
前記第１の金属材料が、チタンを含む、請求項１に記載のＨＥＭＴデバイス。
【請求項６】
前記第２の金属材料が、ニッケルを含む、請求項１に記載のＨＥＭＴデバイス。
【請求項７】
前記第１のコンタクト部分が、積層体に配置されたＴｉ、ＡｌＣｕ、及びＴｉＮを含む複数の層状材料を含む、請求項１に記載のＨＥＭＴデバイス。
【請求項８】
前記第２のコンタクト部分が、積層体に配置されたＮｉ、Ａｕ、Ｐｔ、及びＡｇを含む複数の層状材料を含む、請求項１に記載のＨＥＭＴデバイス。
【請求項９】
前記半導体本体が、前記基板と前記埋め込み層との間にバッファ層をさらに含み、前記バッファ層が、ＡｌＧａＮからなり、前記埋め込み層が、Ｐ型ドープされたＧａＮからなり、前記チャネル層が、真性型のＧａＮからなり、前記ヘテロ構造が、ＡｌＧａＮからなるバリア層であって、前記チャネル層の上にあり、かつ前記チャネル層と直接接触している、バリア層をさらに含む、請求項１に記載のＨＥＭＴデバイス。
【請求項１０】
前記半導体本体内に延びて、前記ヘテロ構造内で終端しているリセスゲート領域をさらに備える、請求項１に記載のＨＥＭＴデバイス。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、ＨＥＭＴデバイス及びその製造方法に関し、特に、オン状態抵抗の劣化を低減したノーマリオフ型ＨＥＭＴデバイスに関する。
続きを表示（約 2,300 文字）【背景技術】
【０００２】
関連技術の説明
ヘテロ構造を有するＨＥＭＴトランジスタは、特に窒化ガリウム（ＧａＮ）及び窒化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＮ）において知られており、その界面において、導電チャネル、特に２次元電子ガス（２ＤＥＧ）が形成され得る。例えば、ＨＥＭＴトランジスタは、その高い降伏閾値と、導電チャネルの高い電子移動度及び電荷キャリア密度とにより、高周波スイッチ及び電力スイッチとしての使用が評価されている。さらに、ＨＥＭＴトランジスタの導電チャネルにおける高い電流密度により、導電チャネルの低いオン状態抵抗（又は単にＲ
ＯＮ
）を得ることが可能になる。
【０００３】
ゲート電極がＡｌＧａＮ／ＧａＮヘテロ構造の上に延びている既知のタイプのＨＥＭＴトランジスタでは、ヘテロ構造にゲート電圧が印加されていない場合でも、高密度の電荷キャリアが存在するため、導電チャネルはノーマリオンである。
【０００４】
安全上の理由から、またＨＥＭＴトランジスタの駆動回路を簡略化し、それによってＨＥＭＴトランジスタの産業用途での使用を可能にするために、導電チャネルがノーマリオフであるＨＥＭＴトランジスタが導入されている。ノーマリオフＨＥＭＴ、例えばリセスゲート型又はｐ－ＧａＮゲート型ＨＥＭＴを得るために、様々なアプローチが提案されている。
【発明の概要】
【０００５】
本開示によれば、ＨＥＭＴデバイス及びその製造方法が提供される。ＨＥＭＴデバイスは、基板を含む半導体本体と、基板上のＰ型ドープされた埋め込み層と、埋め込み層上のヘテロ構造であって、使用時に、ＨＥＭＴデバイスの導電チャネルを収容するように構成された真性型チャネル層を含む、ヘテロ構造と、を備える。ソースコンタクトは、半導体本体内に延びており、第１のＬ字型コンタクト部分であって、へテロ構造を部分的に貫通してチャネル層まで延びて、チャネル層内で終端している第１のＬ字型コンタクト部分と、第２のＬ字型コンタクト部分であって、ヘテロ構造を完全に貫通し、埋め込み層を部分的に貫通して延びて、埋め込み層内で終端している第２のＬ字型コンタクト部分と、を含む。第１のコンタクト部分は、第１の金属材料であって、チャネル層と直接電気的に接触して延びており、かつチャネル層とオーミックコンタクトを形成する、第１の金属材料を含み、第２のコンタクト部分は、第１の金属材料とは異なる第２の金属材料であって、埋め込み層と直接電気的に接触して延びており、かつ埋め込み層とオーミックコンタクトを形成する、第２の金属材料を含む。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
本開示をよりよく理解するために、添付の図面を参照して、純粋に非限定的な例として、いくつかの実施形態を以下説明する。
既知のタイプの一実施形態によるＨＥＭＴの一部分を側断面図で概略的に示す。
本開示の一実施形態によるＨＥＭＴの第１の部分を側断面図で概略的に示す。
本開示の一実施形態によるＨＥＭＴの図２の第１の部分を含む第２の部分を側断面図で概略的に示す。
本開示のさらなる実施形態によるＨＥＭＴの図２の第１の部分を含む第２の部分を側断面図で概略的に示す。
本開示の一実施形態による、図２のＨＥＭＴの製造ステップを示す。
本開示の一実施形態による、図２のＨＥＭＴの製造ステップを示す。
本開示の一実施形態による、図２のＨＥＭＴの製造ステップを示す。
本開示の一実施形態による、図２のＨＥＭＴの製造ステップを示す。
本開示の一実施形態による、図２のＨＥＭＴの製造ステップを示す。
本開示のさらなる実施形態による、図２のＨＥＭＴの製造ステップを示す。
本開示のさらなる実施形態による、図２のＨＥＭＴの製造ステップを示す。
本開示のさらなる実施形態による、図２のＨＥＭＴの製造ステップを示す。
本開示のさらなる実施形態による、図２のＨＥＭＴの製造ステップを示す。
本開示のさらなる実施形態による、図２のＨＥＭＴの製造ステップを示す。
本開示のさらなる実施形態によるＨＥＭＴの一部分を、側断面図で概略的に示す。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
図１は、互いに直交する軸ｘ、ｙ、ｚの三軸系における既知のタイプのＨＥＭＴデバイス１の一部分を、ｘｚ平面における側断面図で概略的に示す。特に、ＨＥＭＴトランジスタ１は、リセスゲート型トランジスタである。
【０００８】
ＨＥＭＴトランジスタ１は、半導体本体２を含み、半導体本体２は、基板４と、基板４の面４ａの上に延びているバッファ層６と、Ｐ型ドープされたＧａＮからなる埋め込み層５と、埋め込み層５上に延びているヘテロ構造７と、を含む。
【０００９】
基板４は、例えば、シリコン、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）、サファイア（Ａｌ
２
Ｏ
３
）、又はＧａＮである。
【００１０】
バッファ層６は、真性型又は補償型の窒化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＮ）又は窒化ガリウム（ＧａＮ）からなる（例えば、製造プロセスの結果として存在する望ましくないＮ型不純物を補償するために、炭素及び／又は鉄ドーピングが採用され得る）。
（【００１１】以降は省略されています）

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