JP2013012735A5

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Publication number: JP2013012735A5
Application number: JP2012138007A
Authority: JP
Filing date: 2012-06-19
Publication date: 2015-05-28
Anticipated expiration: 2032-06-19

Claims

ゲート電極とソースドレイン・オーミック接触を有するＩＩＩ族窒化物ＨＥＭＴを製造する方法において、
ａ）基板（１０１）を提供するステップと、
ｂ）ＩＩＩ族窒化物層のスタック（Ｉ）を基板（１０１）上に形成するステップと、
ｃ）窒化シリコン、好ましくは、Ｓｉ_３Ｎ_４を含み、スタック（Ｉ）の上方層（２０３、２０４）に対して上に位置すると共に当接する第１パッシベーション層（３０１）を形成するステップと、
ｄ）第１パッシベーション層（３０１）に対して上に位置すると共に当接する誘電体層（３０２）を形成するステップと、
ｅ）窒化シリコン、好ましくは、Ｓｉ_３Ｎ_４を含み、誘電体層（３０２）に対して上に位置すると共に当接する第２パッシベーション層（３０３）を形成し、第２パッシベーション層（３０３）が、低圧化学気相成長法及び／又は有機金属化学気相成長法等の化学気相成長法によって４５０℃より高い温度で堆積されるステップと、
ｆ）第１パッシベーション層（３０１）と誘電体層（３０２）の少なくとも一部を含むゲート誘電体が形成されるように、ソースドレイン・オーミック接触とゲート電極（６０１）を形成するステップと、
を含む方法。
第１パッシベーション層（３０１）が、その場でスタック（Ｉ）に堆積される請求項１に記載の方法。
ステップｃ）、ｄ）とｅ）が、その場で有機金属化学気相成長法によって行われる請求項１又は２に記載の方法。
ソースドレイン・オーミック接触を形成するステップが、
第２パッシベーション層（３０３）、誘電体層（３０２）及び第１パッシベーション層（３０１）を選択的にエッチングすることによって、ソースドレイン・オーミック接触領域をパターニングするステップと、
メタル層（４０１）を堆積及びパターニングすると共に、オーミック合金を形成することによって、オーミック接触を形成するステップと、
を更に備える請求項１乃至３のいずれかに記載の方法。
メタル層をパターニングするステップが、メタル層の乾式エッチングプロセスを含み、メタル層の乾式エッチングプロセスが、第２パッシベーション層を部分的に消費する請求項４に記載の方法。
ゲート電極を形成するステップが、
第２パッシベーション層（３０３）を誘電体層に向けて選択的にエッチングすることによって、ゲートトレンチをパターニングするステップと、
メタルゲート層を堆積及びパターニングすることによって、少なくともゲートトレンチにおいてゲート電極（６０１）を形成するステップと、
を更に含む請求項１乃至５のいずれかに記載の方法。
メタルゲート層をパターニングするステップが、メタルゲート層の乾式エッチングプロセスを含み、メタルゲート層の乾式エッチングプロセスが、第２パッシベーション層（３０３）を部分的に消費する請求項６に記載の方法。
ゲートトレンチを形成するステップが、誘電体層を少なくとも部分的にエッチングするステップと、ゲート電極を形成する前に第２誘電体層を再堆積するステップとを更に含む請求項６又は７に記載の方法。
ソースドレイン・オーミック接触とゲート電極のどちらが最初に形成されるかに応じて、誘電体キャップ層（５０１）をソースドレイン・オーミック接触又はゲート電極に形成して、後のメタル層の堆積又はメタルゲート層の堆積中の、夫々の、ソースドレイン・オーミック接触又はゲート電極を保護するステップを更に含む請求項１乃至８のいずれかに記載の方法。
誘電体層（３０２）が、Ａｌ、好ましくは、Ａｌ_２Ｏ_３及び／又はＡｌＮを含む請求項１乃至９のいずれかに記載の方法。
第１パッシベーション層（３０１）が、少なくとも０．５ｎｍの厚さを有する請求項１乃至１０のいずれかに記載の方法。
第２パッシベーション層（３０３）が、少なくとも５０ｎｍの厚さを有する請求項１乃至１１のいずれかに記載の方法。
ＩＩＩ族窒化物ＨＥＭＴ装置を製作用の工学基板において、
ａ）基板（１０１）と、
ｂ）基板（１０１）上のＩＩＩ族窒化物層のスタック（Ｉ）と、
ｃ）窒化シリコン、好ましくは、Ｓｉ_３Ｎ_４を含み、ＩＩＩ族窒化物層のスタック（Ｉ）の上方層（２０３、２０４）に対して上に位置すると共に当接する第１パッシベーション層（３０１）と、
ｄ）高ｋ誘電体材料からなり、第１パッシベーション層（３０１）に対して上に位置すると共に当接する誘電体層（３０２）と、
ｅ）窒化シリコン、好ましくは、Ｓｉ_３Ｎ_４を含み、誘電体層（３０２）に対して上に位置すると共に当接する第２パッシベーション層（３０３）と、
を含む工学基板。
窒化シリコンが、低圧化学気相成長法及び／又は有機金属化学気相成長法等の化学気相成長法によって４５０℃より高い温度で堆積される請求項１３に記載の工学基板。
請求項１乃至１２のいずれかに記載の方法で得られて、基板の活性領域上に形成されると共に、ゲート電極とソースドレイン接点を備えるＩＩＩ族窒化物ＨＥＭＴ装置において、
ａ）基板（１０１）と、
ｂ）基板（１０１）上のＩＩＩ族窒化物層のスタック（Ｉ）と、
ｃ）ソースドレイン接点の下を除く活性領域の全てにおいて、スタック（Ｉ）の上方層に対して上に位置すると共に当接し、更に、窒化シリコン、好ましくは、Ｓｉ_３Ｎ_４を含む第１パッシベーション層（３０１）と、
ｄ）ソースドレイン接点の下を除く活性領域の全てにおいて、第１パッシベーション層（３０１）に対して上に位置すると共に当接し、更に、高ｋ誘電体材料を含む誘電体層（３０２、３０２’）と、
ｅ）ゲート電極の少なくとも一部の下とソースドレイン接点の下を除く活性領域の全てにおいて、誘電体層に対して上に位置すると共に当接し、更に、窒化シリコン、好ましくは、Ｓｉ_３Ｎ_４からなる第２パッシベーション層（３０３）と
を更に備えるＩＩＩ族窒化物ＨＥＭＴ装置。
窒化シリコンが、低圧化学気相成長法及び／又は有機金属化学気相成長法等の化学気相成長法によって４５０℃より高い温度で堆積される請求項１５に記載のＩＩＩ族窒化物ＨＥＭＴ装置。
第２パッシベーション層の窒化シリコンが、３−８％の水素を含有すると共に、約２．９−３．１ｇ／ｃｍ^３の密度を有する請求項１５又は１６に記載のＩＩＩ族窒化物ＨＥＭＴ装置。
誘電体層が、複数の層を含む請求項１５乃至１７のいずれかに記載のＩＩＩ族窒化物ＨＥＭＴ装置。
誘電体層が、Ａｌ、好ましくは、Ａｌ_２Ｏ_３及び／又はＡｌＮを含む請求項１５乃至１８のいずれかに記載のＩＩＩ族窒化物ＨＥＭＴ装置。
第１パッシベーション層が、少なくとも０．５ｎｍの厚さを有する請求項１５乃至１９のいずれかに記載のＩＩＩ族窒化物ＨＥＭＴ装置。
第２パッシベーション層が、少なくとも５０ｎｍの厚さを有する請求項１５乃至２０のいずれかに記載のＩＩＩ族窒化物ＨＥＭＴ装置。