[发明专利]半导体器件及制造方法

说明书

技术领域

本发明涉有一种半导体器件，其包括在衬底上的至少一个有源层，例如GaN层，以及至该至少一个有源层的肖特基接触。本发明还涉及一种制作该半导体器件的方法。

背景技术

III-V族氮化物，如氮化镓(GaN)，因作为高温、高功率电子的可靠材料而受到关注。下一代高效电源转换器要求快速开关、低传导损失的器件可以处理高电压。GaN对于高达1千伏的电压而言是上佳的候选，`在肖特基二极管和高电子迁移率晶体管(high-electronmobilitytransistor，HEMT)中显示出优秀的开关性能。由于硅外延上氮化镓(GaN-on-Si)的优点，半导体业界正在积极地将III-V族的特定元件专门技术与低成本高产量的硅主流生产设备相结合。

对于主流硅的兼容性的一个关键考虑是所使用的金属，以及当技术演进时，对于基于GaN的半导体器件的再生性、一致性、热稳定性和高温运行的要求会愈加严格。

半导体器件可以包括肖特基接触，肖特基接触通常包括镍层，镍层与半导体器件的至少一个有源层相接触。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供一种半导体器件，包括衬底上的至少一个有源层，以及至该至少一个有源层的肖特基接触，肖特基接触包括至少为钛和氮的主体，主体与至少一个有源层电性耦合。

由于与有源层形成肖特基势垒的肖特基金属是由TiN而不是镍来形成的，因此具有优点。已经发现TiN是一种有效的肖特基金属，在工艺过程中实质上稳定。可以形成接触的体块的主体可以与至少一个有源层物理接触并与之电性耦合。

主体可包括钛、钨和氮。特别地，主体可以是氮化钛钨TiW(N)，与至少一个有源层相接触。

肖特基接触的主体可以通过物理气相沉积(PVD)来沉积。

肖特基接触可以包括子层的堆叠，子层包括在至少一个有源层上的第一Ti子层，以及TiW(N)层。肖特基接触可包括在至少一个有源层上的Ti子层、第一TiW子层、第二TiW子层、以及在第一和第二TiW子层之间的TiW(N)子层。

这可以是由一种工艺所得的结构，在该工艺中，氮被逐步引入到反应室中的反应物中，并被逐步去除，反应室例如溅射沉积工具。

优选地，TiW(N)子层具有超过第一、第二TiW子层厚度之和的厚度，从而子层堆叠的性状由TiW(N)子层主导。

Ti子层可以比第一TiW子层和/或第二TiW子层厚。

肖特基接触可包括堆叠，堆叠包括有源层部分和连接部分，有源层部分适应为耦合到有源层，连接部分耦合到有源层部分，以提供至肖特基接触的连接，其中主体形成为有源层部分。连接部分可布置在有源层部分上并与有源层相反。从而，有源层部分可以与有源层物理接触，连接部分可以提供堆叠的较低电阻部分，以便利于肖特基栅的电性能。连接部分可比有源层部分厚。

连接部分可包括铝。

该器件可包括在肖特基接触上的背部金属。特别地，背部金属层可与肖特基接触的连接部分接触，并可只与之接触。背部金属层可包括铝。背部金属层可提供向/自器件的肖特基接触的连接点。

肖特基接触可由电绝缘材料被横向地界定，电绝缘材料可包括介电材料。可选地，该电绝缘材料至少部分地包括氮化硅或氧化硅。可选地，电绝缘材料包括氮化硅的子层和氧化硅的子层，该氮化硅子层形成在钝化层上，氧化硅子层形成在氮化硅子层上。

半导体器件可包括另一接触，该另一接触包括源接触和漏接触中的一个。半导体器件可包括两个其他接触，一个源接触和一个漏接触。

尽管本发明可应用于任意合适的半导体器件，本发明特别适合于包括氮化镓(GaN)有源层的半导体器件的应用。AlGaN层可将GaN层与半导体器件的肖特基接触的金属相分离。有源层可以是基于III-V族氮化物的。

根据本发明的另一方面，提供了一种制造器件的方法，该方法包括：

提供衬底；

在所述衬底上形成至少一个有源层；

通过沉积至少为钛和氮的主体来在所述至少一个有源层上形成肖特基接触，所述主体与所述至少一个有源层电性接触。

该方法可以包括通过控制肖特基接触主体中的氮含量来控制肖特基接触的肖特基势垒高度的步骤。