(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024109073
(43)【公開日】2024-08-13
(54)【発明の名称】半導体部品
(51)【国際特許分類】
H01L 21/338 20060101AFI20240805BHJP
H01L 21/336 20060101ALI20240805BHJP
【ＦＩ】
H01L29/80 Q
H01L29/80 H
H01L29/78 301X
【審査請求】有
【請求項の数】12
【出願形態】ＯＬ
【外国語出願】
(21)【出願番号】P 2024008698
(22)【出願日】2024-01-24
(31)【優先権主張番号】63/482,302
(32)【優先日】2023-01-31
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】112143297
(32)【優先日】2023-11-09
(33)【優先権主張国・地域又は機関】TW
(71)【出願人】
【識別番号】390023582
【氏名又は名称】財團法人工業技術研究院
【氏名又は名称原語表記】ＩＮＤＵＳＴＲＩＡＬ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＲＥＳＥＡＲＣＨ ＩＮＳＴＩＴＵＴＥ
【住所又は居所原語表記】Ｎｏ．１９５，Ｓｅｃ．４，ＣｈｕｎｇＨｓｉｎｇＲｄ．，Ｃｈｕｔｕｎｇ，Ｈｓｉｎｃｈｕ，Ｔａｉｗａｎ ３１０４０
(74)【代理人】
【識別番号】100204490
【弁理士】
【氏名又は名称】三上 葉子
(72)【発明者】
【氏名】劉 學興
(72)【発明者】
【氏名】蔡 佳龍
【テーマコード（参考）】
5F102
5F140
【Ｆターム（参考）】
5F102GB01
5F102GC01
5F102GD10
5F102GJ02
5F102GJ03
5F102GJ10
5F102GK04
5F102GL04
5F102GQ01
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5F102GR07
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5F102GV05
5F102GV07
5F102GV08
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5F140BD07
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5F140BF10
5F140BF15
5F140BF17
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5F140BF25
5F140BF27
5F140BJ05
5F140BJ07
5F140BJ10
5F140BJ11
5F140BJ13
5F140BJ15
5F140BJ17
5F140BJ25
5F140BJ26
5F140BK10
(57)【要約】 （修正有）
【課題】高周波電力利得を向上させつつ、より高い効率を有し、高周波及び高電力関連電子製品に適する半導体部品を提供する。
【解決手段】半導体層１００と、バリア１０９層と、リーク電流抑制層１０１と、オーミックコンタクト層１０３、１０４と、電極層１０５、１０６と、を含む半導体部品１において、半導体層は、突出部１００Ｐと、突出部に隣接した頂面Ｔ１、Ｔ２と、を有する。突出部は、頂面Ｔ３と、２つの側面Ｓ１、Ｓ２と、を含む。バリア層は、突出部の頂面上に設けられる。リーク電流抑制層１０１は、半導体層の頂面上に設けられる。オーミックコンタクト層は、リーク電流抑制層上に設けられ、突出部の側面及びバリア層の側面と接触し、半導体層の頂面とは接触しない。電極層は、オーミックコンタクト層上に設けられる。
【選択図】図３
【解決手段】半導体層１００と、バリア１０９層と、リーク電流抑制層１０１と、オーミックコンタクト層１０３、１０４と、電極層１０５、１０６と、を含む半導体部品１において、半導体層は、突出部１００Ｐと、突出部に隣接した頂面Ｔ１、Ｔ２と、を有する。突出部は、頂面Ｔ３と、２つの側面Ｓ１、Ｓ２と、を含む。バリア層は、突出部の頂面上に設けられる。リーク電流抑制層１０１は、半導体層の頂面上に設けられる。オーミックコンタクト層は、リーク電流抑制層上に設けられ、突出部の側面及びバリア層の側面と接触し、半導体層の頂面とは接触しない。電極層は、オーミックコンタクト層上に設けられる。
【選択図】図３
【特許請求の範囲】
【請求項1】
一方側に突出部と２つの頂面とを有する半導体層と、
２つの側面を含むバリア層と、
それぞれ前記半導体層の前記２つの頂面上に設けられた２つのリーク電流抑制層と、
それぞれ前記２つのリーク電流抑制層上に設けられた２つのオーミックコンタクト層と、
それぞれ前記２つのオーミックコンタクト層上に設けられた２つの電極層と
を含み、
前記半導体層の前記２つの頂面は前記突出部に隣接し、前記突出部は頂面と２つの側面とを有し、前記突出部の前記２つの側面のうちの一方は前記突出部の前記頂面と前記半導体層の２つの頂面のうちの一方との間に隣接し、前記突出部の前記２つの側面のうちの他方は前記突出部の前記頂面と前記半導体層の２つの頂面のうちの他方との間に隣接し、
前記バリア層は前記突出部の前記頂面上に設けられ、
前記２つのオーミックコンタクト層は前記突出部の前記２つの側面及び前記バリア層の前記２つの側面と接触し、前記２つのオーミックコンタクト層は前記半導体層の前記２つの頂面と接触しない、
半導体部品。
２つの側面を含むバリア層と、
それぞれ前記半導体層の前記２つの頂面上に設けられた２つのリーク電流抑制層と、
それぞれ前記２つのリーク電流抑制層上に設けられた２つのオーミックコンタクト層と、
それぞれ前記２つのオーミックコンタクト層上に設けられた２つの電極層と
を含み、
前記半導体層の前記２つの頂面は前記突出部に隣接し、前記突出部は頂面と２つの側面とを有し、前記突出部の前記２つの側面のうちの一方は前記突出部の前記頂面と前記半導体層の２つの頂面のうちの一方との間に隣接し、前記突出部の前記２つの側面のうちの他方は前記突出部の前記頂面と前記半導体層の２つの頂面のうちの他方との間に隣接し、
前記バリア層は前記突出部の前記頂面上に設けられ、
前記２つのオーミックコンタクト層は前記突出部の前記２つの側面及び前記バリア層の前記２つの側面と接触し、前記２つのオーミックコンタクト層は前記半導体層の前記２つの頂面と接触しない、
半導体部品。
【請求項2】
前記突出部の前記頂面は、前記２つのオーミックコンタクト層の頂面と前記２つのリーク電流抑制層の頂面との間に設けられる、
請求項１に記載の半導体部品。
請求項１に記載の半導体部品。
【請求項3】
前記２つのリーク電流抑制層の材料は、ＳｉＯ２、ＳｉＮ、Ｇａ２Ｏ３、（ＡｌｘＧａ１－ｘ）２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３、ＡｌＮ、又はＢＮを含む、
請求項１に記載の半導体部品。
請求項１に記載の半導体部品。
【請求項4】
前記２つのオーミックコンタクト層は、Ｎ型窒化ガリウム、Ｎ型窒化インジウム、ＺｎＯ、ＳｉＣ、ＡｌＩｎＧａＮ、Ｔｉ、Ａｌ、及びＣｒのうちの少なくとも１つを含む、
請求項１に記載の半導体部品。
請求項１に記載の半導体部品。
【請求項5】
前記２つのオーミックコンタクト層は、ケイ素又はゲルマニウムで１０１８ｃｍ－３～１０２１ｃｍ－３の間のドーピング濃度でドープされる、
請求項４に記載の半導体部品。
請求項４に記載の半導体部品。
【請求項6】
前記半導体層はチャネル層を含み、前記２つのオーミックコンタクト層は前記チャネル層の側面と接触する、
請求項１に記載の半導体部品。
請求項１に記載の半導体部品。
【請求項7】
前記半導体層の他方側に設けられたバッファ層を更に含む、
請求項１に記載の半導体部品。
請求項１に記載の半導体部品。
【請求項8】
基板を更に含み、
前記バッファ層は前記基板と前記半導体層との間に設けられ、前記基板は、ケイ素基板、炭化ケイ素基板、ＳＯＩ基板、及びＱＳＴ基板のうちの１つである、
請求項７に記載の半導体部品。
前記バッファ層は前記基板と前記半導体層との間に設けられ、前記基板は、ケイ素基板、炭化ケイ素基板、ＳＯＩ基板、及びＱＳＴ基板のうちの１つである、
請求項７に記載の半導体部品。
【請求項9】
前記２つのオーミックコンタクト層の底面は前記２つのリーク電流抑制層と接触し、前記２つのリーク電流抑制層の頂面よりも小さい、
請求項１に記載の半導体部品。
請求項１に記載の半導体部品。
【請求項10】
前記２つのリーク電流抑制層は第１リーク電流抑制層と第２リーク電流抑制層であり、前記２つの電極層は第１電極層と第２電極層であり、
前記半導体部品は、第３リーク電流抑制層及び第３電極層を更に含み、
前記バリア層、前記第３リーク電流抑制層、及び前記第３電極層は順に積層される、
請求項１に記載の半導体部品。
前記半導体部品は、第３リーク電流抑制層及び第３電極層を更に含み、
前記バリア層、前記第３リーク電流抑制層、及び前記第３電極層は順に積層される、
請求項１に記載の半導体部品。
【請求項11】
前記２つのオーミックコンタクト層は前記突出部の前記２つの側面から離れる２つの側面を有し、前記オーミックコンタクト層の前記２つの側面は前記２つのリーク電流抑制層に対して傾斜しており、前記第１電極層と前記第２電極層は前記２つのオーミックコンタクト層の前記側面にそれぞれ接触する、
請求項１０に記載の半導体部品。
請求項１０に記載の半導体部品。
【請求項12】
前記２つのオーミックコンタクト層は、４．４９ｅＶ未満の仕事関数を有する金属を含む、
請求項１に記載の半導体部品。
請求項１に記載の半導体部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は半導体部品に関するものである。
【背景技術】
【0002】
高い動作周波数及び高い出力電力を要する応用環境のため、半導体部品は高い破壊電圧（Ｂｒｅａｋｄｏｗｎ ｖｏｌｔａｇｅ）や高い飽和キャリア速度（Ｓａｔｕｒａｔｉｏｎ Ｃａｒｒｉｅｒ Ｖｅｌｏｃｉｔｙ）といった特性を有することを要する。窒化ガリウムはワイドバンドギャップ特性を有する。加えて、窒化ガリウムとｎ型窒化アルミニウムガリウムで形成されたヘテロ構造の界面で起こる分極差は二次元電子ガスを誘発し、これは高電子移動度トランジスタ（ＨＥＭＴ）のメカニズムである。このため、窒化ガリウム材料に基づく部品は、高周波数、高電力、耐放射線性、及び高温環境における応用に適する。
【0003】
本背景技術において開示する情報は説明される技術の理解を高めるためのものにすぎず、このため当業者にとって既知である先行技術を形成しない情報を含み得る。更に、本背景技術において開示する情報は、本発明の１つ以上の実施形態により解決すべき１つ以上の課題が当業者によって認識されていることを意味しない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
高周波数部品が動作しているとき、少量の電流がソース電極及びドレイン電極下のオーミックコンタクト層からバッファ層へと下方へ漏れる。このため、上述した課題を如何にして解決するかが本業界における懸念される問題である。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明は、電流がバッファ層へと下方へ漏れることを防止する半導体部品を提供する。
【0006】
本発明の１つの実施形態によると、半導体層と、バリア層と、２つのリーク電流抑制層と、２つのオーミックコンタクト層と、２つの電極層とを含む半導体部品を提供する。半導体層は、半導体層の一方側に突出部と半導体層の２つの頂面とを有する。半導体層の２つの頂面は突出部に隣接し、突出部は頂面と２つの側面とを含む。突出部の２つの側面のうちの一方は、突出部の頂面と半導体層の２つの頂面のうちの一方との間に隣接する。突出部の２つの側面のうちの他方は、突出部の頂面と半導体層の２つの頂面のうちの他方との間に隣接する。バリア層は突出部の頂面上に設けられ、バリア層は２つの側面を含む。２つのリーク電流抑制層は、半導体層の２つの頂面上にそれぞれ設けられる。２つのオーミックコンタクト層は２つのリーク電流抑制層上にそれぞれ設けられ、２つのオーミックコンタクト層は突出部の２つの側面及びバリア層の２つの側面と接触し、２つのオーミックコンタクト層は半導体層の２つの頂面と接触しない。２つの電極層は、２つのオーミックコンタクト層上にそれぞれ設けられる。
【発明の効果】
【0007】
上記に基づき、本発明の実施形態により提供される半導体部品において、リーク電流抑制層はオーミックコンタクト層と半導体層との間に設けられ、オーミックコンタクト層はコンタクト抵抗を減少させるために用いられ、これによって高周波電力利得を増加させる。リーク電流抑制層は、半導体部品の動作中に電流が半導体部品のバッファ層又は基板へと下方に漏れることを防止し、これにより電力消費を減少させる。従って、半導体部品は、高周波電力利得を向上させつつ、より高い効率を有することができる。半導体部品は、Ｂ５Ｇ／６Ｇ通信製品といった高周波及び高電力関連電子製品に適する。
【0008】
本発明の他の目的、特徴、及び利点は、単純に本発明を実施するのに最適な様態の例示によって本発明の好ましい実施形態を示して説明する本発明の実施形態によって開示される更なる技術的特徴から更に理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【0009】
本発明の更なる理解を提供するため添付図面が含まれ、本明細書に組み込まれてその一部を構成する。図面は本発明の実施形態を表し、明細書と共に本発明の原理を説明する役割を果たす。
【図1A】本発明の１つの実施形態による半導体部品の製造方法の概略図である。
【図1B】本発明の１つの実施形態による半導体部品の製造方法の概略図である。
【図1C】本発明の１つの実施形態による半導体部品の製造方法の概略図である。
【図1D】本発明の１つの実施形態による半導体部品の製造方法の概略図である。
【図1E】本発明の１つの実施形態による半導体部品の製造方法の概略図である。
【図2A】本発明の１つの実施形態による半導体部品の製造方法の概略図である。
【図2B】本発明の１つの実施形態による半導体部品の製造方法の概略図である。
【図2C】本発明の１つの実施形態による半導体部品の製造方法の概略図である。
【図3】本発明の１つの実施形態による半導体部品の部分的構造の概略図である。
【図4】本発明の１つの実施形態による半導体部品の部分的構造の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
下記の好ましい実施形態の詳細な説明において、本明細書の一部を形成し、本発明を実施することのできる特定の実施形態を例示として表す添付図面を参照する。これに関連して、「上」、「下」、「前」、「後」などの方向を示す用語は、説明される図の向きを参照して使用される。本発明の構成要素はいくつかの異なる向きで配置することができる。このように、方向に関する用語は説明目的で使用され、限定的なものでは決してない。一方、図面は概略的なものに過ぎず、明確化のため構成要素のサイズが誇張されている場合がある。本発明の範囲から逸脱することなく、他の実施形態を利用することができ、構造的な変更を加えることができることを理解されたい。また、本明細書で使用される表現及び用語は説明目的であり、限定的なものでは決してないことを理解されたい。本明細書における「含む」、「から成る」、又は「有する」、及びこれらの変形の使用は、その後に列挙される項目及びその均等物、並びに追加の項目を包含することを意味する。別段の制限がない限り、本明細書における用語「接続された」、「結合された」、及び「搭載された」、及びこれらの変形は広く使用され、直接的及び間接的な接続、結合、及び搭載を包含する。同様に、本明細書における用語「対面する」、「面する」、及びこれらの変形は広く使用され、直接的及び間接的に対面することを包含し、また、本明細書における「隣接する」及びその変形は広く使用され、直接的及び間接的に「隣接する」ことを包含する。このため、本明細書における構成要素「Ａ」が構成要素「Ｂ」に対面するという記述には、構成要素「Ａ」が構成要素「Ｂ」と直接対面する状況、又は、構成要素「Ａ」と構成要素「Ｂ」との間に１つ以上の追加的な構成要素が存在する状況が含まれる可能性がある。また、本明細書における構成要素「Ｂ」に「隣接する」構成要素「Ａ」という説明には、構成要素「Ａ」が構成要素「Ｂ」と直接「隣接」している、又は、１つ以上の追加的な構成要素が構成要素「Ａ」と構成要素「Ｂ」との間に存在する状況が含まれる可能性がある。従って、図面及び説明は限定的なものではなく本質的に例示的なものと見なされる。
【0011】
【0012】
先ず、図１Ａを参照し、基板１０が提供される。基板は、例えば、半導体層として、ケイ素層、炭化ケイ素層、ＳＯＩ（シリコン・オン・インシュレータ）層、ＱＳＴ（Ｑｒｏｍｉｓ基板技術）セラミック層、又はそれらの組合せを含む。
【0013】
次に、窒化アルミニウム層３００が基板１０上に形成される。一般的に、窒化アルミニウム層３００が高温処理において形成されるとき、そこに含まれるアルミニウムがその下のフィルム層に拡散する可能性がある。このため、いくつかの好ましい実施形態において、窒化アルミニウム層３００中のアルミニウムが基板１０の半導体層に拡散することを防止するため、基板１０の窒化アルミニウム層３００に近い側上にワイドバンドギャップ拡散バッファ層が形成され、これは製造された半導体部品において動作中に電流漏れが起こることを防止する。
【0014】
次に、窒化アルミニウム層３００上にバッファ層２００と半導体層１００が順に形成される。バッファ層２００は窒化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＮ）層であり、半導体層１００はワイドバンドギャップ窒化ガリウム（ＧａＮ）層である。基板１０とその上のＧａＮ層（半導体層１００）との間の格子定数の差が応力を引き起こし、基板１０上のエピタキシャル層の品質に影響することから、基板１０と基板１０上に形成される半導体層１００との間の応力を均衡させるため、バッファ層２００は基板１０と半導体層１００との間に形成される。
【0015】
そして、半導体層１００上にバリア層１０９が形成される。バリア層１０９は窒化アルミニウムガリウム層であり、半導体層１００のワイドバンドギャップ窒化ガリウム（ＧａＮ）とバリア層１０９はヘテロ構造（ＡｌＧａＮ／ＧａＮヘテロ構造）を形成する。
【0016】
図１Ｂを参照し、バリア層１０９及び半導体層１００上でエッチング処理が実行され、半導体層１００の上部に突出部１００Ｐと２つの頂面Ｔ１とＴ２が形成される。バリア層１０９は突出部１００Ｐ上に位置する。
【0017】
図１Ｃを参照し、半導体層１００の２つの頂面Ｔ１とＴ２及びバリア層１０９の頂面１０９Ｔ上にリーク電流抑制層１０１、１０２、１０７がそれぞれ形成される。いくつかの実施形態において、リーク電流抑制層１０１、１０２、１０７の材料は、ＳｉＯ２、ＳｉＮ、Ｇａ２Ｏ３、（ＡｌｘＧａ１－ｘ）２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３、ＡｌＮ、ＢＮ、又は類似のワイドバンドギャップ材料のうちの１つを含んでよいが、本発明はこれに限定されない。
【0018】
図１Ｄを参照し、リーク電流抑制層１０１と１０２上にオーミックコンタクト層１０３と１０４がそれぞれ形成され、オーミックコンタクト層１０３は突出部１００Ｐの側面Ｓ１に接触し、オーミックコンタクト層１０４は突出部１００Ｐの側面Ｓ２に接触する。
【0019】
図１Ｅを参照し、オーミックコンタクト層１０３と１０４及びリーク電流抑制層１０７上に電極層１０５、１０６、１０８がそれぞれ形成され、これにより半導体部品１が形成される。
【0020】
次に、本発明の１つの実施形態による半導体部品の製造方法の概略図を表す、図１Ａ、図１Ｂ、図２Ａ、図２Ｂ、図２Ｃを順に参照する。図１Ａと図１Ｂにおいて示したステップは上記実施形態において説明している。説明の繰り返しは省く。
【0021】
図２Ａと図２Ｂを同時に参照し、先ず、バリア層１０９の頂面１０９Ｔ上にリーク電流抑制層１０７が形成され、次いで、高抵抗層１０１Ｒ、１０２Ｒ、１０７Ｒを形成するため、半導体層１００の２つの頂面Ｔ１とＴ２及びリーク電流抑制層１０７が同時にイオン注入される。
【0022】
図２Ｃを参照し、高抵抗層１０１Ｒと１０２Ｒ上にオーミックコンタクト層１０３と１０４がそれぞれ形成され、オーミックコンタクト層１０３は突出部１００Ｐの側面Ｓ１と接触し、オーミックコンタクト層１０４は突出部１００Ｐの側面Ｓ２と接触する。最後に、オーミックコンタクト層１０３、１０４と高抵抗層１０７Ｒ上に電極層１０５、１０６、１０８がそれぞれ形成され、これにより半導体部品２が形成される。
【0023】
上述した実施形態における半導体部品の構造と機能を詳細に理解するため、図３を参照する。半導体部品１は、基板１０と、半導体層１００と、バッファ層２００と、窒化アルミニウム層３００と、２つのリーク電流抑制層１０１、１０２と、２つのオーミックコンタクト層１０３、１０４と、電極層１０５、１０６、１０８と、バリア層１０９とを含む。２つの電極層１０５と１０６は２つのオーミックコンタクト層１０３と１０４上にそれぞれ設けられる。
【0024】
半導体層１００の一方側には、突出部１００Ｐと、突出部１００Ｐに隣接した半導体層１００の２つの頂面Ｔ１、Ｔ２が存在する。突出部１００Ｐは、頂面Ｔ３と、２つの側面Ｓ１、Ｓ２とを含む。突出部１００Ｐの側面Ｓ１は突出部１００Ｐの頂面Ｔ３及び頂面Ｔ１に隣接し、突出部１００Ｐの側面Ｓ２は突出部１００Ｐの頂面Ｔ３と頂面Ｔ２に隣接する。バリア層１０９は突出部１００Ｐの頂面Ｔ３上に設けられ、バリア層１０９は２つの側面Ｓ３、Ｓ４を含む。
【0025】
リーク電流抑制層１０１は頂面Ｔ１上に設けられ、リーク電流抑制層１０２は頂面Ｔ２上に設けられる。オーミックコンタクト層１０３はリーク電流抑制層１０１上に設けられ、突出部１００Ｐの側面Ｓ１及びバリア層１０９の側面Ｓ３と接触する。オーミックコンタクト層１０４はリーク電流抑制層１０２上に設けられ、突出部１００Ｐの側面Ｓ２及びバリア層１０９の側面Ｓ４と接触する。
【0026】
いくつかの実施形態において、半導体部品１は高周波デバイスとして実装され、基板１０は、ケイ素基板、炭化ケイ素基板、ＳＯＩ基板、ＱＳＴ基板のうちの１つである。バッファ層２００は窒化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＮ）層である。バリア層１０９は窒化アルミニウムガリウム層である。半導体層１００はワイドバンドギャップ窒化ガリウム（ＧａＮ）層である。半導体層１００とバリア層１０９はヘテロ構造（ＡｌＧａＮ／ＧａＮヘテロ構造）を形成する。電極層１０５、１０６、１０８は、それぞれソース電極、ドレイン電極、ゲート電極として用いられる。電極層１０５、１０６、１０８の材料は、Ａｇ、Ａｕ、ＴｉＮ、Ａｕ／Ｔｉ、Ａｕ／Ｍｏ／Ｔｉ、Ａｕ／Ｓｉ／Ｔｉ等を含む。いくつかの実施形態において、電極層１０５、１０６、１０８の材料は、それぞれの厚さが３０ｎｍ／２００ｎｍ／４０ｎｍ／１０ｎｍであるＴｉ／Ａｌ／Ｎｉ／Ａｕを含む。いくつかの実施形態において、電極層１０５、１０６、１０８の材料は、それぞれの厚さが２０ｎｍ／２２０ｎｍ／５５ｎｍ／４５ｎｍであるＴｉ／Ａｌ／Ｎｉ／Ａｕを含む。いくつかの実施形態において、電極層１０５、１０６、１０８の材料は、それぞれの厚さが１５ｎｍ／６０ｎｍ／３５ｎｍ／５０ｎｍであるＴｉ／Ａｌ／Ｍｏ／Ａｕを含む。いくつかの実施形態において、電極層１０５、１０６、１０８の材料は、それぞれの厚さが５ｎｍ／２０ｎｍ／１２０ｎｍ／４０ｎｍ／３０ｎｍであるＴａ／Ｓｉ／Ｔｉ／Ａｌ／Ｎｉ／Ｔａを含む。いくつかの実施形態において、電極層１０５、１０６、１０８の材料は、それぞれの厚さが１０ｎｍ／３０ｎｍ／９０ｎｍ／４０ｎｍ／２５ｎｍであるＴａ／Ｔｉ／Ａｌ／Ｍｏ／Ａｕを含む。いくつかの実施形態において、電極層１０５、１０６、１０８の材料はＳｉ／Ｔｉ／Ａｌ／Ｎｉ／Ａｕを含み、Ｓｉ層の厚さは３ｎｍ又は６ｎｍである。いくつかの実施形態において、電極層１０５、１０６、１０８の材料は、それぞれの厚さが３０ｎｍ／２００ｎｍ／３０ｎｍ／１０ｎｍであるＴｉ／Ａｌ／Ｔｉ／Ａｕを含む。
【0027】
ソース電極１０５とドレイン電極１０６との間のコンタクト抵抗を低下させるため、高周波電力利得を増加させるようオーミックコンタクト層１０３と１０４が半導体部品１に設けられる。いくつかの実施形態において、オーミックコンタクト層１０３と１０４の材料は、Ｎ型窒化ガリウム、Ｎ型窒化インジウム、ＺｎＯ、ＳｉＣ、ＡｌＩｎＧａＮ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｃｒ、又は４．４９ｅＶ未満の仕事関数を有する金属を含んでよい。いくつかの実施形態において、オーミックコンタクト層１０３と１０４はケイ素又はゲルマニウムでドープされ、ドーピング濃度は１０１８ｃｍ－３～１０２１ｃｍ－３の間である。従って、コンタクト抵抗は更に低下する。
【0028】
突出部１００Ｐの頂面Ｔ３はオーミックコンタクト層１０３及び１０４の頂面１０３Ｔ及び１０４Ｔと、リーク電流抑制層１０１及び１０２の頂面１０１Ｔ及び１０２Ｔとの間に位置する。低抵抗値を有する二次元電子ガスがヘテロ界面（即ち、突出部１００Ｐの頂面Ｔ３）で形成され、二次元電子ガスはチャネル層１００Ｃとしての役割を果たす。即ち、チャネル層１００Ｃの側面はオーミックコンタクト層１０３と１０４に接触する。従って、コンタクト抵抗は更に低下する。
【0029】
特に注意すべきは、いくつかの比較例における半導体部品にはリーク電流抑制層１０１と１０２が設けられない。即ち、オーミックコンタクト層１０３は頂面Ｔ１と接触し、オーミックコンタクト層１０４は頂面Ｔ２と接触する。このようであると、半導体部品が動作しているとき、僅かな電流がバッファ層２００又は基板１０へと下方へ漏れる。これに対し、本発明の実施形態による半導体部品１はリーク電流抑制層１０１と１０２を設けている。このため、オーミックコンタクト層１０３は頂面Ｔ１と直接接触せず、オーミックコンタクト層１０４は頂面Ｔ２と直接接触しない。本発明の半導体部品１では上述した比較例における電流漏れの状況は起こらない。本発明のいくつかの実施形態において、リーク電流抑制層１０１と１０２の材料は、ＳｉＯ２、ＳｉＮ、Ｇａ２Ｏ３、（ＡｌｘＧａ１－ｘ）２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３、ＡｌＮ、ＢＮ、又は類似のワイドバンドギャップ材料のうちの１つを含んでよい。ただし、本発明はこれに限定されない。
【0030】
図３に示した実施形態において、半導体部品１はリーク電流抑制層１０７を更に含み、バリア層１０９、リーク電流抑制層１０７、及び電極層１０８が順に積層される。ただし、本発明はこれに限定されない。いくつかの実施形態において、電極層１０８はバリア層１０９上に直接設けられてよい。
【0031】
図３を参照し、本実施形態において、オーミックコンタクト層１０３は突出部１００Ｐの側面Ｓ１から離れる斜辺面１０３Ｓを有する。斜辺面１０３Ｓはリーク電流抑制層１０１に対して傾斜しており、電極層１０５と接触する。オーミックコンタクト層１０４は突出部１００Ｐの側面Ｓ２から離れる斜辺面１０４Ｓを有する。斜辺面１０４Ｓはリーク電流抑制層１０２に対して傾斜しており、電極層１０６と接触する。バリア層１０９の頂面１０９Ｔは、オーミックコンタクト層１０３、１０４の頂面１０３Ｔ、１０４Ｔと、突出部１００Ｐの頂面Ｔ３との間に位置する。
【0032】
これに対し、本発明のもう１つの実施形態による半導体部品３の部分構造図を表す図４を参照し、半導体部品３のオーミックコンタクト層１０３と１０４の頂面１０３Ｔと１０４Ｔは、バリア層１０９の頂面１０９Ｔと突出部１００Ｐの頂面Ｔ３との間に位置する。
【0033】
図３と図４を参照し、半導体部品１に関して、オーミックコンタクト層１０３の底面１０３Ｂの面積はリーク電流抑制層１０１の頂面１０１Ｔの面積に等しく、オーミックコンタクト層１０４の底面１０４Ｂの面積はリーク電流抑制層１０２の頂面１０２Ｔの面積に等しい。ただし、本発明はこれに限定されない。半導体部品３に関して、図４に示すように、オーミックコンタクト層１０３の底面１０３Ｂの面積はリーク電流抑制層１０１の頂面１０１Ｔの面積よりも小さくてよく、オーミックコンタクト層１０４の底面１０４Ｂの面積はリーク電流抑制層１０２の頂面１０２Ｔの面積よりも小さくてよい。
【0034】
まとめると、本発明の実施形態の半導体部品において、オーミックコンタクト層と半導体層との間にリーク電流抑制層が設けられ、オーミックコンタクト層は高周波電力利得を増加させるためにコンタクト抵抗を低下させるため用いられる。リーク電流抑制層は、半導体部品が動作しているとき、電流がバッファ層又は基板へと下方へ漏れることを防止する。従って、半導体部品は高周波電力利得によって、より高い効率を有することができる。
【0035】
上記の本発明の好ましい実施形態に関する説明は、例示及び説明の目的で提示したものである。これは、網羅的であること、又は、本発明を開示した正確な形態又は例示的実施形態に限定することを意図していない。従って、上記説明は限定的なものではなく例示的なものと見なされるべきである。当然ながら、当業者にとっては多くの改変及び変形が明らかであろう。実施形態は、本発明の原理及びその最良の様態の実用的応用を最もよく説明するために選択されて説明されており、これにより、当業者は企図される特定の使用又は実施に適した様々な実施形態及び様々な改変を伴う本発明を理解することができる。本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲及びその均等物によって定義される、別段の指示がない限り、全ての用語は最も広い合理的な意味であることを意図している。このため、用語「本発明」、「本願発明」等は、必ずしも特許請求の範囲を特定の実施形態に限定するものではなく、本発明の特に好ましい例示的実施形態への言及は本発明を限定することを意味するものではなく、そのような限定は想定していない。本発明は、添付の特許請求の範囲の精神及び範囲によってのみ限定される。更に、これら特許請求の範囲では、名詞又は要素に続く「第１」、「第２」などの使用に言及する場合がある。このような用語は命名法として理解されるべきであり、特定の数が指定されていない限り、そのような命名法によって改変される要素の数を限定するものとして解釈されるべきではない。本発明の要約は、要約を要求する規則に準拠するために提供されており、これは検索者に本開示から発行となった任意の特許の技術開示の主題を迅速に確認することを可能とする。これは、特許請求の範囲又は意味を解釈又は限定するために使用されるものではないとの理解において提出されている。説明した利点及び利益は、本発明の全ての実施形態に適用されるわけではない。当業者であれば、特許請求の範囲によって定義される本発明の範囲から逸脱することなく、記載された実施形態に変更を加えることができることを理解されたい。更に、本発明の要素及び部材は、その要素又は部材が特許請求の範囲に明示的に記載されているかどうかに関わらず、公衆に提供することを意図しているものではない。
【産業上の利用可能性】
【0036】
本発明の半導体部品は、高周波デバイスに適用することができる。
【符号の説明】
【0037】
１、２、３：半導体部品
１０：基板
１００：半導体層
１００Ｃ：チャネル層
１００Ｐ：突出部
１０１、１０２、１０７：リーク電流抑制層
１０１Ｔ、１０２Ｔ、１０３Ｔ、１０４Ｔ、１０９Ｔ、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３：頂面
１０１Ｒ、１０２Ｒ、１０７Ｒ：高抵抗層
１０３、１０４：オーミックコンタクト層
１０３Ｂ、１０４Ｂ：底面
１０３Ｓ、１０４Ｓ：斜辺面
１０５、１０６、１０８：電極層
１０９：バリア層
２００：バッファ層
３００：窒化アルミニウム層
Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４：側面
１０：基板
１００：半導体層
１００Ｃ：チャネル層
１００Ｐ：突出部
１０１、１０２、１０７：リーク電流抑制層
１０１Ｔ、１０２Ｔ、１０３Ｔ、１０４Ｔ、１０９Ｔ、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３：頂面
１０１Ｒ、１０２Ｒ、１０７Ｒ：高抵抗層
１０３、１０４：オーミックコンタクト層
１０３Ｂ、１０４Ｂ：底面
１０３Ｓ、１０４Ｓ：斜辺面
１０５、１０６、１０８：電極層
１０９：バリア層
２００：バッファ層
３００：窒化アルミニウム層
Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４：側面
【図1A】
【図1B】
【図1C】
【図1D】
【図1E】
【図2A】
【図2B】
【図2C】
【図3】
【図4】
【手続補正書】
【提出日】2024-03-21
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
一方側に突出部と２つの頂面とを有する半導体層と、
２つの側面を含むバリア層と、
それぞれ前記半導体層の前記２つの頂面上に設けられた２つのリーク電流抑制層と、
それぞれ前記２つのリーク電流抑制層上に設けられた２つのオーミックコンタクト層と、
それぞれ前記２つのオーミックコンタクト層上に設けられた２つの電極層と
を含み、
前記半導体層の前記２つの頂面は前記突出部に隣接し、前記突出部は頂面と２つの側面とを有し、前記突出部の前記２つの側面のうちの一方は前記突出部の前記頂面と前記半導体層の前記２つの頂面のうちの一方との間に隣接し、前記突出部の前記２つの側面のうちの他方は前記突出部の前記頂面と前記半導体層の前記２つの頂面のうちの他方との間に隣接し、
前記バリア層は前記突出部の前記頂面上に設けられ、
前記２つのオーミックコンタクト層は前記突出部の前記２つの側面及び前記バリア層の前記２つの側面と接触し、前記２つのオーミックコンタクト層は前記半導体層の前記２つの頂面と接触しない、
半導体部品。
２つの側面を含むバリア層と、
それぞれ前記半導体層の前記２つの頂面上に設けられた２つのリーク電流抑制層と、
それぞれ前記２つのリーク電流抑制層上に設けられた２つのオーミックコンタクト層と、
それぞれ前記２つのオーミックコンタクト層上に設けられた２つの電極層と
を含み、
前記半導体層の前記２つの頂面は前記突出部に隣接し、前記突出部は頂面と２つの側面とを有し、前記突出部の前記２つの側面のうちの一方は前記突出部の前記頂面と前記半導体層の前記２つの頂面のうちの一方との間に隣接し、前記突出部の前記２つの側面のうちの他方は前記突出部の前記頂面と前記半導体層の前記２つの頂面のうちの他方との間に隣接し、
前記バリア層は前記突出部の前記頂面上に設けられ、
前記２つのオーミックコンタクト層は前記突出部の前記２つの側面及び前記バリア層の前記２つの側面と接触し、前記２つのオーミックコンタクト層は前記半導体層の前記２つの頂面と接触しない、
半導体部品。
【請求項2】
前記突出部の前記頂面は、前記２つのオーミックコンタクト層の頂面と前記２つのリーク電流抑制層の頂面との間に設けられる、
請求項１に記載の半導体部品。
請求項１に記載の半導体部品。
【請求項3】
前記２つのリーク電流抑制層の材料は、ＳｉＯ２、ＳｉＮ、Ｇａ２Ｏ３、（ＡｌｘＧａ１－ｘ）２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３、ＡｌＮ、又はＢＮを含む、
請求項１に記載の半導体部品。
請求項１に記載の半導体部品。
【請求項4】
前記２つのオーミックコンタクト層は、Ｎ型窒化ガリウム、Ｎ型窒化インジウム、ＺｎＯ、ＳｉＣ、ＡｌＩｎＧａＮ、Ｔｉ、Ａｌ、及びＣｒのうちの少なくとも１つを含む、
請求項１に記載の半導体部品。
請求項１に記載の半導体部品。
【請求項5】
前記２つのオーミックコンタクト層は、ケイ素又はゲルマニウムで１０１８ｃｍ－３～１０２１ｃｍ－３の間のドーピング濃度でドープされる、
請求項４に記載の半導体部品。
請求項４に記載の半導体部品。
【請求項6】
前記半導体層はチャネル層を含み、前記２つのオーミックコンタクト層は前記チャネル層の側面と接触する、
請求項１に記載の半導体部品。
請求項１に記載の半導体部品。
【請求項7】
前記半導体層の他方側に設けられたバッファ層を更に含む、
請求項１に記載の半導体部品。
請求項１に記載の半導体部品。
【請求項8】
基板を更に含み、
前記バッファ層は前記基板と前記半導体層との間に設けられ、前記基板は、ケイ素基板、炭化ケイ素基板、ＳＯＩ基板、及びＱＳＴ基板のうちの１つである、
請求項７に記載の半導体部品。
前記バッファ層は前記基板と前記半導体層との間に設けられ、前記基板は、ケイ素基板、炭化ケイ素基板、ＳＯＩ基板、及びＱＳＴ基板のうちの１つである、
請求項７に記載の半導体部品。
【請求項9】
前記２つのオーミックコンタクト層の底面は前記２つのリーク電流抑制層と接触し、前記２つのリーク電流抑制層の頂面よりも小さい、
請求項１に記載の半導体部品。
請求項１に記載の半導体部品。
【請求項10】
前記２つのリーク電流抑制層は第１リーク電流抑制層と第２リーク電流抑制層であり、前記２つの電極層は第１電極層と第２電極層であり、
前記半導体部品は、第３リーク電流抑制層及び第３電極層を更に含み、
前記バリア層、前記第３リーク電流抑制層、及び前記第３電極層は順に積層される、
請求項１に記載の半導体部品。
前記半導体部品は、第３リーク電流抑制層及び第３電極層を更に含み、
前記バリア層、前記第３リーク電流抑制層、及び前記第３電極層は順に積層される、
請求項１に記載の半導体部品。
【請求項11】
前記２つのオーミックコンタクト層は前記突出部の前記２つの側面から離れる２つの側面を有し、前記２つのオーミックコンタクト層の前記２つの側面は前記２つのリーク電流抑制層に対して傾斜しており、前記第１電極層と前記第２電極層は前記２つのオーミックコンタクト層の前記２つの側面にそれぞれ接触する、
請求項１０に記載の半導体部品。
請求項１０に記載の半導体部品。
【請求項12】
前記２つのオーミックコンタクト層は、４．４９ｅＶ未満の仕事関数を有する金属を含む、
請求項１に記載の半導体部品。
請求項１に記載の半導体部品。
【外国語明細書】