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特表2024-519864改善した性能を有する高電子移動度トランジスタを製造する方法
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2024-05-21
(54)【発明の名称】改善した性能を有する高電子移動度トランジスタを製造する方法
(51)【国際特許分類】
H01L 21/338 20060101AFI20240514BHJP
H01L 29/06 20060101ALI20240514BHJP
【ＦＩ】
H01L29/80 H
H01L29/06 301F
H01L29/80 G
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2023571612
(86)(22)【出願日】2022-05-18
(85)【翻訳文提出日】2024-01-15
(86)【国際出願番号】 US2022029736
(87)【国際公開番号】W WO2022245886
(87)【国際公開日】2022-11-24
(31)【優先権主張番号】17/325,628
(32)【優先日】2021-05-20
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】592054856
【氏名又は名称】ウルフスピード インコーポレイテッド
【氏名又は名称原語表記】ＷＯＬＦＳＰＥＥＤ，ＩＮＣ．
(74)【代理人】
【識別番号】110000855
【氏名又は名称】弁理士法人浅村特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】ボーテ、カイル
(72)【発明者】
【氏名】ビスゲス、ジョシュア
【テーマコード（参考）】
5F102
【Ｆターム（参考）】
5F102GB01
5F102GC01
5F102GD01
5F102GJ02
5F102GJ03
5F102GJ04
5F102GJ05
5F102GJ06
5F102GJ10
5F102GL04
5F102GL09
5F102GM04
5F102GR06
5F102GR12
5F102GS04
5F102GT03
5F102HC01
5F102HC16
(57)【要約】
高電子移動度トランジスタ（ＨＥＭＴ）を形成する方法が、基板上に順に積層されたチャネル層及びバリア層を含む半導体構造体を設けることと、バリア層上に第１の絶縁層を形成することと、バリア層上にゲート・コンタクト、ソース・コンタクト及びドレイン・コンタクトを形成することとを含む。第１の絶縁層とバリア層との間の境界面は、半導体構造体のドレイン・アクセス領域及び／又はソース・アクセス領域のシート耐性が３００から４００ω／ｓｑの間となるように、ドレイン・アクセス領域及び／又はソース・アクセス領域上に改質された境界面領域を含む。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
高電子移動度トランジスタ（ＨＥＭＴ）を形成する方法であって、基板上に順に積層されたチャネル層及びバリア層を含む半導体構造体を設けることと、
前記バリア層上に第１の絶縁層を形成することと、
前記バリア層上にゲート・コンタクト、ソース・コンタクト及びドレイン・コンタクトを形成することと、
を含み、
第１の絶縁層とバリア層との間の境界面は、前記半導体構造体のドレイン・アクセス領域及び／又はソース・アクセス領域のシート耐性が３００から４００ω／ｓｑの間となるように、前記ドレイン・アクセス領域及び／又は前記ソース・アクセス領域上に改質された境界面領域を含む、方法。
【請求項2】
前記ゲート・コンタクトの底面は、前記改質された境界面領域から１０～４００ｎｍ横方向にオフセットされている、請求項１に記載の方法。
【請求項3】
前記バリア層の上に前記第１の絶縁層を形成することは、物理気相成長（ＰＶＤ）、プラズマ促進化学気相成長（ＰＥＣＶＤ）、原子層堆積（ＡＬＤ）、プラズマ促進原子層堆積（ＰＥＡＬＤ）及び／又は熱分解堆積の使用を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項4】
前記第１の絶縁層を形成する前に、酸性及び／又は塩基性薬浴においてバリア層の上面を湿式エッチングすることを更に含む、請求項１から３までのいずれか一項に記載の方法。
【請求項5】
前記第１の絶縁層を形成する前に、前記バリア層のイオン衝撃を行うこと、前記バリア層のプラズマ窒化を行うこと、前記バリア層のプラズマ酸化を行うこと、前記バリア層のＨ２プラズマ処置を行うこと、及び／又はガス環境において前記バリア層をアニーリングすることを更に含む、請求項１から３までのいずれか一項に記載の方法。
【請求項6】
前記改質された境界面領域と前記ゲート・コンタクトとの間にスペーサを形成することを更に含む、請求項１から３までのいずれか一項に記載の方法。
【請求項7】
前記スペーサを形成することは、前記第１の絶縁層において孔をエッチングすることと、
前記孔の側壁及び前記バリア層上に前記スペーサを形成することと、
を含み、
前記ゲート・コンタクトを形成することは、前記孔内の前記スペーサの側壁上に前記ゲート・コンタクトの少なくとも一部分を形成することを含む、請求項６に記載の方法。
【請求項8】
前記スペーサと前記バリア層との間の境界面は、前記改質された境界面領域と異なる境界面特性を含む、請求項６に記載の方法。
【請求項9】
高電子移動度トランジスタ（ＨＥＭＴ）を形成する方法であって、基板上に順に積層されたチャネル層及びバリア層を含む半導体構造体を設けることと、
前記バリア層上に第１の絶縁層を形成することと、
前記バリア層上にゲート・コンタクトを形成することであって、前記ゲート・コンタクトの少なくとも一部分が前記第１の絶縁層内にあることと、
前記第１の絶縁層と、前記バリア層との間に、前記ゲート・コンタクトの底面から横方向に離間された、改質された境界面領域を設けることと、
を含む、方法。
【請求項10】
前記改質された境界面領域は、前記ゲート・コンタクトの前記底面から横方向に１０～４００ｎｍ離間されている、請求項９に記載の方法。
【請求項11】
前記第１の絶縁層において孔をエッチングすることと、前記孔の側壁及び前記バリア層上にスペーサを形成することと、
を更に含み、
前記ゲート・コンタクトを形成することは、前記孔内の前記スペーサの側壁上に前記ゲート・コンタクトの少なくとも一部分を形成することを含む、請求項９に記載の方法。
【請求項12】
前記スペーサと前記バリア層との間の境界面は、前記改質された境界面領域のトラップ濃度と異なるトラップ濃度を含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項13】
前記改質された境界面領域を設けることは、前記第１の絶縁層を形成する前に、酸性及び／又は塩基性薬浴において前記バリア層の上面の湿式エッチングを行うこと、前記バリア層のイオン衝撃を行うこと、前記バリア層のプラズマ窒化を行うこと、前記バリア層のプラズマ酸化を行うこと、前記バリア層のＨ２プラズマ処置を行うこと、及び／又はガス環境において前記バリア層をアニーリングすることを含む、請求項９から１２までのいずれか一項に記載の方法。
【請求項14】
前記第１の絶縁層の厚みは、８０ｎｍから１２０ｎｍの間である、請求項９から１３までのいずれか一項に記載の方法。
【請求項15】
前記改質された境界面領域の下の前記半導体構造体のドレイン・アクセス領域及び／又はソース・アクセス領域のシート抵抗は、３００から４００Ω／ｓｑの間である、請求項９から１４までのいずれか一項に記載の方法。
【請求項16】
高電子移動度トランジスタ（ＨＥＭＴ）を形成する方法であって、基板上にチャネル層、及び前記チャネル層上にバリア層を含む半導体構造体を設けることと、
前記バリア層上に第１の絶縁層を形成することであって、前記第１の絶縁層は、前記第１の絶縁層と前記バリア層との間の境界面に改質された境界面領域を含むことと、
前記第１の絶縁層における開口部において、前記バリア層上にスペーサを形成することと、
前記第１の絶縁層内の前記開口部において、前記バリア層及び前記スペーサ上にゲート・コンタクトを形成することと、
を含む、方法。
【請求項17】
前記基板を薄くすることを更に含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項18】
前記ゲート・コンタクトの底面角部は、前記改質された境界面領域から前記スペーサによってオフセットされている、請求項１６に記載の方法。
【請求項19】
前記第１の絶縁層の厚みは、８０ｎｍから１２０ｎｍの間である、 請求項１６から１８までのいずれか一項に記載の方法。
【請求項20】
前記バリア層に隣接した前記スペーサの底面の幅は１０～４００ｎｍである、請求項１６から１８までのいずれか一項に記載の方法。
【請求項21】
前記改質された界面領域を含む前記第１の絶縁層を形成することは、酸性及び／又は塩基性薬浴において前記バリア層の上面の湿式エッチングを行うこと、前記バリア層の前記上面の緩衝酸化物エッチング（ＢＯＥ）を行うこと、前記バリア層のイオン衝撃を行うこと、前記バリア層のプラズマ窒化を行うこと、前記バリア層のプラズマ酸化を行うこと、前記バリア層のＨ２プラズマ処置を行うこと、及び／又はガス環境において前記バリア層をアニーリングすることと、
前記バリア層上に保護層を堆積することと、
を含む、請求項１６から１８までのいずれか一項に記載の方法。
【請求項22】
前記スペーサと前記バリア層との間の境界面は、前記改質された境界面領域のトラップ濃度及び／又は表面電位と異なるトラップ濃度及び／又は表面電位を含む、請求項１６から２１までのいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
優先権の主張
本出願は、参照によりその開示全体が本明細書に援用される、２０２１年５月２０日に出願された米国特許出願第１７／３２５，６２８号の優先権を主張する。
本出願は、参照によりその開示全体が本明細書に援用される、２０２１年５月２０日に出願された米国特許出願第１７／３２５，６２８号の優先権を主張する。
【0002】
本明細書で説明される本発明の概念は、半導体デバイスに関し、より詳細には、高電子移動度トランジスタに関する。
【背景技術】
【0003】
Ｒ帯域（０．５～１ＧＨｚ）、Ｓ帯域（３ＧＨｚ）、Ｘ帯域（１０ＧＨｚ）、Ｋｕ帯域（１２～１８ＧＨｚ）、Ｋ帯域（１８～２７ＧＨｚ）、Ｋａ帯域（２７～４０ＧＨｚ）、及びＶ帯域（４０～７５ＧＨｚ）などの高周波で動作しながら高い電力処理能力を必要とする電気回路がより普及している。特に、現在、例えば５００ＭＨｚ以上の周波数（マイクロ波周波数を含む）でＲＦ信号を増幅するために使用されるＲＦトランジスタ増幅器に対する高い需要がある。これらのＲＦトランジスタ増幅器は、多くの場合、高い信頼性、良好な線形性を示し、高い出力電力レベルを処理する必要がある。
【0004】
ＲＦトランジスタ増幅器は、シリコン内に、又は炭化ケイ素（「ＳｉＣ」）及びＩＩＩ族窒化物材料などのワイドバンドギャップ半導体材料において実装することができる。本明細書において、「ワイドバンドギャップ」という用語は、１．４０ｅＶより大きいバンドギャップを有する半導体材料を指す。本明細書において用いられるとき、「ＩＩＩ族窒化物」という用語は、窒素と、周期表のＩＩＩ族元素、通常はアルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）、及び／又はインジウム（Ｉｎ）との間に形成される半導体化合物を指す。この用語はまた、ＡｌＧａＮ及びＡｌＩｎＧａＮなどの三元及び四元化合物を指す。これらの化合物は、１モルの窒素が合計１モルのＩＩＩ族元素と組み合わされた実験式を有する。
【0005】
シリコンベースのＲＦトランジスタ増幅器は、通常、横方向拡散金属酸化膜半導体（「ＬＤＭＯＳ」：ｌａｔｅｒａｌｌｙ ｄｉｆｆｕｓｅｄ ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）トランジスタを使用して実装される。シリコンＬＤＭＯＳ ＲＦトランジスタ増幅器は、高レベルの線形性を示すことができ、比較的安価に製造することができる。ＩＩＩ族窒化物ベースのＲＦトランジスタ増幅器は、通常、主に、ＬＤＭＯＳ ＲＦトランジスタ増幅器が固有の性能制限を有し得る高出力及び／又は高周波動作を必要とする用途において、高電子移動度トランジスタ（「ＨＥＭＴ」：Ｈｉｇｈ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｏｂｉｌｉｔｙ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒｓ）として実装される。
【0006】
ＨＥＭＴデバイスは、いくつかの用途において動作上の利点を提供することができる。動作中、２次元電子ガス（２ＤＥＧ：ｔｗｏ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｇａｓ）が、異なるバンドギャップエネルギーを有する２つの半導体材料のヘテロ接合においてＨＥＭＴデバイス内に形成され、より小さいバンドギャップ材料は、より高い電子親和力を有する。２ＤＥＧは、より小さいバンドギャップ材料内の蓄積層であり、極めて高いシート電子濃度を含むことができる。さらに、より広いバンドギャップの半導体材料に由来する電子は、２ＤＥＧ層に移動し、イオン化不純物散乱が減少するため、高い電子移動度を可能にする。高いキャリア濃度と高いキャリア移動度とのこの組合せは、ＨＥＭＴに極めて大きい相互コンダクタンスを与えることができ、高周波数の用途のための金属酸化物半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）よりも強い性能利点を提供し得る。
【0007】
ＩＩＩ族窒化物ベースの材料系で製造された高電子移動度トランジスタは、前述の高破壊電界、広いバンドギャップ、大きい伝導帯オフセット、及び／又は高い飽和電子ドリフト速度を含む材料特性の組合せに起因して、大量の無線周波数（ＲＦ：ｒａｄｉｏ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）電力を生成する可能性を有する。
【0008】
したがって、ＨＥＭＴデバイスは、電力増幅器（ＰＡ：ｐｏｗｅｒ ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）において有利に利用することができる。ＨＥＭＴデバイスを利用する電力増幅器を含む、電力増幅器は、多くの場合、出力電力と帯域幅との間のトレードオフを受ける。寄生容量などの内部の非効率性は、デバイスのスイッチング速度に影響を与え得る。より小さいトランジスタ形状は、より高い動作周波数を達成することができるが、より小さい寸法は、低減された電流（及び電力）容量をもたらし得る。増幅器の動作特性を改善することは、利用可能な帯域幅を効率的に使用することを助け得る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0009】
【特許文献1】米国再発行特許第３４，８６１号
【特許文献2】米国特許第４，９４６，５４７号
【特許文献3】米国特許第５，２００，０２２号
【特許文献4】米国特許第６，２１８，６８０号
【特許文献5】米国特許第５，２１０，０５１号
【特許文献6】米国特許第５，３９３，９９３号
【特許文献7】米国特許第５，５２３，５８９号
【特許文献8】米国特許第５，１９２，９８７号
【特許文献9】米国特許第５，２９６，３９５号
【特許文献10】米国特許第６，３１６，７９３号
【特許文献11】米国特許第６，５４８，３３３号
【特許文献12】米国特許第７，５４４，９６３号
【特許文献13】米国特許第７，５４８，１１２号
【特許文献14】米国特許第７，５９２，２１１号
【特許文献15】米国特許第７，６１５，７７４号
【特許文献16】米国特許第７，７０９，２６９号
【特許文献17】米国特許第７，０３０，４２８号
【特許文献18】米国特許第８，５６３，３７２号
【特許文献19】米国特許第９，２１４，３５２号
【特許文献20】米国特許第８，０４９，２５２号
【特許文献21】米国特許第７，０４５，４０４号
【特許文献22】米国特許第８，１２０，０６４号
【特許文献23】米国特許第７，２９１，５２９号
【特許文献24】米国特許第７，９３２，１１１号
【特許文献25】米国特許第７，２５９，４０２号
【特許文献26】米国特許第８，５１３，６８６号
【特許文献27】米国特許出願第１７／３２５、４８８号
【発明の概要】
【0010】
本明細書で説明される実施例は、改善されたＨＥＭＴデバイス、及びそのようなＨＥＭＴデバイスを含む改善された電力増幅器を形成する方法を提供する。
【0011】
本開示のいくつかの実施例によれば、高電子移動度トランジスタ（ＨＥＭＴ）を形成する方法が、基板上に順に積層されたチャネル層及びバリア層を含む半導体構造体を設けることと、バリア層上に第１の絶縁層を形成することと、バリア層上にゲート・コンタクト、ソース・コンタクト及びドレイン・コンタクトを形成することとを含む。第１の絶縁層とバリア層との間の境界面は、半導体構造体のドレイン・アクセス領域及び／又はソース・アクセス領域のシート耐性が３００から４００ω／ｓｑの間となるように、ドレイン・アクセス領域及び／又はソース・アクセス領域上に改質された境界面領域を含む。
【0012】
いくつかの実施例では、ゲート・コンタクトの底面は、改質された境界面領域から１０～４００ｎｍ横方向にオフセットされている。
【0013】
いくつかの実施例では、バリア層の上に第１の絶縁層を形成することは、物理気相成長（ＰＶＤ：ｐｈｙｓｉｃａｌ ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、プラズマ促進化学気相成長（ＰＥＣＶＤ：ｐｌａｓｍａ ｅｎｈａｎｃｅｄ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、原子層堆積（ＡＬＤ：ａｔｏｍｉｃ ｌａｙｅｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、プラズマ促進原子層堆積（ＰＥＡＬＤ：ｐｌａｓｍａ ｅｎｈａｎｃｅｄ ａｔｏｍｉｃ ｌａｙｅｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）及び／又は熱分解堆積の使用を含む。
【0014】
いくつかの実施例では、方法は、第１の絶縁層を形成する前に、酸性及び／又は塩基性薬浴においてバリア層の上面を湿式エッチングすることを更に含む。
【0015】
いくつかの実施例では、方法は、第１の絶縁層を形成する前に、バリア層のイオン衝撃を行うこと、バリア層のプラズマ窒化を行うこと、バリア層のプラズマ酸化を行うこと、バリア層のＨ２プラズマ処置を行うこと、及び／又はガス環境においてバリア層をアニーリングすることを更に含む。
【0016】
いくつかの実施例では、方法は、改質された境界面領域とゲート・コンタクトとの間にスペーサを形成することを更に含む。
【0017】
いくつかの実施例では、スペーサを形成することは、第１の絶縁層において孔をエッチングすることと、孔の側壁及びバリア層上にスペーサを形成することとを含み、ゲート・コンタクトを形成することは、孔内のスペーサの側壁上にゲート・コンタクトの少なくとも一部分を形成することを含む。
【0018】
いくつかの実施例では、スペーサとバリア層との間の境界面は、改質された境界面領域と異なる境界面特性を含む。
【0019】
本開示のいくつかの実施例によれば、高電子移動度トランジスタ（ＨＥＭＴ）を形成する方法が、基板上に順に積層されたチャネル層及びバリア層を含む半導体構造体を設けることと、バリア層上に第１の絶縁層を形成することと、バリア層上にゲート・コンタクトを形成することであって、ゲート・コンタクトの少なくとも一部分が第１の絶縁層内にあることと、第１の絶縁層と、バリア層との間に、ゲート・コンタクトの底面から横方向に離間された、改質された境界面領域を設けることとを含む。
【0020】
いくつかの実施例では、改質された境界面領域は、ゲート・コンタクトの底面から横方向に１０～４００ｎｍ離間されている。
【0021】
いくつかの実施例では、方法は、第１の絶縁層において孔をエッチングすることと、孔の側壁及びバリア層上にスペーサを形成することとを更に含み、ゲート・コンタクトを形成することは、孔内のスペーサの側壁上にゲート・コンタクトの少なくとも一部分を形成することを更に含む。
【0022】
いくつかの実施例では、スペーサとバリア層との間の境界面は、改質された境界面領域のトラップ濃度と異なるトラップ濃度を含む。
【0023】
いくつかの実施例では、改質された境界面領域を設けることは、第１の絶縁層を形成する前に、酸性及び／又は塩基性薬浴においてバリア層の上面の湿式エッチングを行うこと、バリア層のイオン衝撃を行うこと、バリア層のプラズマ窒化を行うこと、バリア層のプラズマ酸化を行うこと、バリア層のＨ２プラズマ処置を行うこと、及び／又はガス環境においてバリア層をアニーリングすることを含む。
【0024】
いくつかの実施例では、第１の絶縁層の厚みは、８０ｎｍから１２０ｎｍの間である。
【0025】
いくつかの実施例では、改質された境界面領域の下の半導体構造体のドレイン・アクセス領域及び／又はソース・アクセス領域のシート抵抗は、３００から４００Ω／ｓｑの間である。
【0026】
本開示のいくつかの実施例によれば、高電子移動度トランジスタ（ＨＥＭＴ）を形成する方法が、基板上にチャネル層、及びチャネル層上にバリア層を含む半導体構造体を設けることと、バリア層上に第１の絶縁層を形成することであって、第１の絶縁層は、第１の絶縁層とバリア層との間の境界面に改質された境界面領域を含むことと、第１の絶縁層における開口部において、バリア層上にスペーサを形成することと、第１の絶縁層内の開口部において、バリア層及びスペーサ上にゲート・コンタクトを形成することとを含む。
【0027】
いくつかの実施例では、方法は、基板を薄くすることを更に含む。
【0028】
いくつかの実施例では、ゲート・コンタクトの底面角部は、改質された境界面領域からスペーサによってオフセットされている。
【0029】
いくつかの実施例では、第１の絶縁層の厚みは、８０ｎｍから１２０ｎｍの間である。
【0030】
いくつかの実施例では、バリア層に隣接したスペーサの底面の幅は１０～４００ｎｍである。
【0031】
いくつかの実施例では、改質された界面領域を含む第１の絶縁層を形成することは、酸性及び／又は塩基性薬浴においてバリア層の上面の湿式エッチングを行うこと、バリア層の上面の緩衝酸化物エッチング（ＢＯＥ：ｂｕｆｆｅ ｒｅｄ ｏｘｉｄｅ ｅｔｃｈ）を行うこと、バリア層のイオン衝撃を行うこと、バリア層のプラズマ窒化を行うこと、バリア層のプラズマ酸化を行うこと、バリア層のＨ２プラズマ処置を行うこと、及び／又はガス環境においてバリア層をアニーリングすることと、バリア層上に保護層を堆積することとを含む。
【0032】
いくつかの実施例では、スペーサとバリア層との間の境界面は、改質された境界面領域のトラップ濃度及び／又は表面電位と異なるトラップ濃度及び／又は表面電位を含む。
【図面の簡単な説明】
【0033】
【図1】本開示の実施例による高電子移動度トランジスタの概略平面図である。
【図3A】本明細書で説明される実施例によるデバイスの電力密度特性のグラフである。
【図3B】本明細書で説明される実施例によるデバイスの電力付加効率（ＰＡＥ：ｐｏｗｅｒ ａｄｄｅｄ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ）のグラフである。
【図3C】本明細書で説明される実施例によるデバイスのドレイン効率特性のグラフである。
【図5A】本開示の実施例によるＨＥＭＴデバイスをパッケージングして、パッケージングされたＲＦトランジスタ増幅器を提供することができるいくつかの例示的な方式を示す概略断面図である。
【図5B】本開示の実施例によるＨＥＭＴデバイスをパッケージングして、パッケージングされたＲＦトランジスタ増幅器を提供することができるいくつかの例示的な方式を示す概略断面図である。
【図5C】本開示の実施例によるＨＥＭＴデバイスをパッケージングして、パッケージングされたＲＦトランジスタ増幅器を提供することができるいくつかの例示的な方式を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0034】
本発明の概念の実施例は、本発明の実施例が示される添付の図面を参照して、以下により十分に説明される。しかしながら、これらの本発明の概念は、多くの異なる形態で具現化されてもよく、本明細書に記載される実施例に限定されるものと解釈されるべきではない。むしろ、これらの実施例は、本開示が綿密かつ完全であり、本発明の概念の範囲を当業者に十分に伝えるように提供される。全体を通して、同様の番号は、同様の要素を指す。
【0035】
本開示の実施例は、改善された性能を示し得る高電子移動度トランジスタを対象とする。いくつかの実施例では、ＨＥＭＴデバイスのソース及びドレイン・アクセス領域における保護層とバリア層との間の境界面に処置を提供し、これらの領域におけるバリア層と保護層との間の境界面状態を改善してもよい。境界面処置は、デバイスのゲートからオフセットして、デバイスの漏れ電流を更に低減し、破壊性能を改善してもよい。いくつかの実施例では、デバイスを製造する方法は、ゲートと、境界面処置を有するソース及びドレイン領域間のゲートオフセットとを自己整合してもよい。
【0036】
図１は、本開示の実施例によるＨＥＭＴデバイス３００の概略平面図である。図２Ａは、図１の線Ａ－Ａに沿って取得したＨＥＭＴデバイス３００の概略断面図である。図２Ｂ及び図２Ｃは、図２ＡのエリアＡの詳細断面図である。図１及び図２Ａ～図２Ｃは、識別及び説明のための構造を表すことが意図され、構造を物理的スケールで表すことを意図していない。
【0037】
図１及び図２Ａ～図２Ｃを参照すると、ＩＩＩ族窒化物半導体ＨＥＭＴの半導体構造体などの、半導体構造体３９０は、炭化ケイ素ＳｉＣ基板又はサファイア基板などの基板３２２上に形成することができる。基板３２２は、例えば、炭化ケイ素の４Ｈポリタイプであり得る、半絶縁性炭化ケイ素（ＳｉＣ）基板とすることができる。他の炭化ケイ素のポリタイプ候補には、３Ｃ、６Ｈ、及び１５Ｒのポリタイプが含まれ得る。基板は、Ｃｒｅｅ，Ｉｎｃ．から入手可能な高純度半絶縁性（ＨＰＳＩ：Ｈｉｇｈ Ｐｕｒｉｔｙ Ｓｅｍｉ－Ｉｎｓｕｌａｔｉｎｇ）基板であってもよい。「半絶縁性」という用語は、絶対的な意味ではなく、本明細書において記述的に使用される。
【0038】
いくつかの実施例では、基板３２２の炭化ケイ素バルク結晶は、室温で約１×１０５オーム・ｃｍ以上の抵抗率を有し得る。本開示のいくつかの実施例で使用することができる例示的なＳｉＣ基板は、例えば、本開示の譲受人である、ノースカロライナ州ダラムのＣｒｅｅ，Ｉｎｃ．によって製造され、そのような基板を製造する方法は、例えば、米国再発行特許第３４，８６１号、米国特許第４，９４６，５４７号、米国特許第５，２００，０２２号、及び米国特許第６，２１８，６８０号に記載されており、これらの開示は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれている。炭化ケイ素は、基板材料として使用することができるが、本開示の実施例は、サファイア（Ａｌ２Ｏ３）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化アルミニウム・ガリウム（ＡｌＧａＮ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）、シリコン（Ｓｉ）、ＧａＡｓ、ＬＧＯ、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、ＬＡＯ、リン化インジウム（ＩｎＰ）などの任意の適切な基板を利用することができる。基板３２２は、炭化ケイ素ウエハであってもよく、ＨＥＭＴデバイス３００は、少なくとも部分的に、ウエハ・レベル処理を介して形成されてもよく、次いで、ウエハは、複数の個々の高電子移動度トランジスタ３００を提供するためにダイシングされてもよい。
【0039】
基板３２２は、下面３２２Ａ及び上面３２２Ｂを有し得る。いくつかの実施例では、ＨＥＭＴデバイス３００の基板３２２は、薄型基板３２２であり得る。いくつかの実施例では、基板３２２の厚さ（例えば、図２Ｂの垂直Ｚ方向における）は、１００μｍ以下であり得る。いくつかの実施例では、基板３２２の厚さは、７５μｍ以下であり得る。いくつかの実施例では、基板３２２の厚さは、５０μｍ以下であり得る。
【0040】
チャネル層３２４は、基板３２２の上面３２２Ｂに（又は本明細書で更に説明される任意選択の層の上に）形成され、バリア層３２６は、チャネル層３２４の上面に形成される。チャネル層３２４及びバリア層３２６は各々、いくつかの実施例では、エピタキシャル成長によって形成され得る。ＩＩＩ族窒化物のエピタキシャル成長のための技法は、例えば、米国特許第５，２１０，０５１号、米国特許第５，３９３，９９３号及び米国特許第５，５２３，５８９号に記載されており、これらの開示も、その全体が参照により本明細書に組み込まれている。チャネル層３２４は、バリア層３２６のバンドギャップよりも小さいバンドギャップを有し得、チャネル層３２４は、バリア層３２６よりも大きい電子親和力も有し得る。チャネル層３２４及びバリア層３２６は、ＩＩＩ族窒化物ベースの材料を含み得る。いくつかの実施例では、ウエハの厚さＴＷ（例えば、基板３２２、チャネル層３２４、及びバリア層３２６の厚さ）は、４０μｍから約１００μｍの間であってもよい。いくつかの実施例では、ウエハの厚さＴＷは、４０μｍから約８０μｍの間であってもよい。いくつかの実施例では、ウエハの厚さＴＷは、約７５μｍであってもよい。ウエハの厚さＴＷの低減は、より小さい断面を有するビア３２５の形成を可能にすることができ、これは、デバイス３００の全体的なサイズを低減し、インダクタンスを低減し得る。いくつかの実施例では、ビア３２５の最大断面積Ａ２は、１０００μｍ２以下である。
【0041】
いくつかの実施例では、チャネル層３２４は、チャネル層３２４の伝導帯端部のエネルギーが、チャネル層３２４とバリア層３２６との間の境界面におけるバリア層３２６の伝導帯端部のエネルギーよりも小さいという条件で、ＡｌｘＧａ１－ｘＮ（０≦ｘ＜１）などのＩＩＩ族窒化物とすることができる。本開示のいくつかの実施例では、ｘ＝０であり、チャネル層３２４がＧａＮであることを示す。チャネル層３２４はまた、ＩｎＧａＮ、ＡｌＩｎＧａＮなどの他のＩＩＩ族窒化物であってもよい。チャネル層３２４は、ドープされなくて（「意図せずにドープされて」）もよく、約０．００２μｍを超える厚さまで成長させてもよい。チャネル層３２４はまた、超格子又はＧａＮ、ＡｌＧａＮなどの組合せなどの、多層構造であってもよい。チャネル層３２４は、いくつかの実施例では、圧縮歪みの下にあってもよい。
【0042】
いくつかの実施例では、バリア層３２６は、ＡｌＮ、ＡｌＩｎＮ、ＡｌＧａＮ、若しくはＡｌＩｎＧａＮ又はそれらの層の組合せである。バリア層３２６は、単一の層を含んでもよいし、多層構造であってもよい。いくつかの実施例では、バリア層３２６は、チャネル層３２４の直上の薄いＡｌＮ層、及びその上の単一のＡｌＧａＮ層又は複数の層であってもよい。本開示の特定の実施例において、バリア層３２６は、バリア層３２６がオーミック・コンタクト金属の下に埋め込まれるとき、分極効果によってチャネル層３２４とバリア層３２６との間の境界面に著しいキャリア濃度を誘導するのに、十分な厚さで、十分に高いアルミニウム（Ａｌ）組成及びドーピングを有してもよい。バリア層３２６は、例えば、約０．１ｎｍから約３０ｎｍまでの厚さであってもよいが、その中に亀裂又は大きい欠陥の形成を引き起こすほどは厚くない。いくつかの実施例では、バリア層の厚さは１３～１８ｎｍである。いくつかの実施例では、バリア層３２６は、ドープされていないか、又はｎ型ドーパントで約１０１９ｃｍ－３未満の濃度までドープされている。いくつかの実施例では、バリア層３２６は、ＡｌｘＧａ１－ｘＮ（０＜ｘ＜１）である。特定の実施例では、アルミニウム濃度は約２５％である。しかしながら、本開示の他の実施例では、バリア層３２６は、約５％から約１００％未満の間のアルミニウム濃度を有するＡｌＧａＮを含む。本開示の特定の実施例では、アルミニウム濃度は約１０％超である。チャネル層３２４及び／又はバリア層３２６は、例えば、有機金属化学気相成長法（ＭＯＣＶＤ）、分子線エピタキシ法（ＭＢＥ）、又は水素化物気相エピタキシ法（ＨＶＰＥ）によって堆積され得る。本明細書において論じたように、２ＤＥＧ層は、２ＤＥＧ層は、チャネル層３２４とバリア層３２６との間の接合部においてチャネル層３２４内に誘導される。２ＤＥＧ層は、ソース・コンタクト３１５及びドレイン・コンタクト３０５のそれぞれの下にある、デバイスのソース領域とドレイン領域との間の導電を可能にする高導電層として機能する。チャネル層３２４及びバリア層３２６は、半導体構造体３９０を形成する。
【0043】
半導体構造体３９０は、説明のためにチャネル層３２４及びバリア層３２６とともに示されているが、半導体構造体３９０は、チャネル層３２４と基板３２２との間のバッファ層及び／若しくは核形成層、並びに／又はバリア層３２６上のキャップ層などの、追加の層／構造／要素を含んでもよい。基板、チャネル層、バリア層、及び他の層を含むＨＥＭＴ構造体は、例として、米国特許第５，１９２，９８７号、米国特許第５，２９６，３９５号、米国特許第６，３１６，７９３号、米国特許第６，５４８，３３３号、米国特許第７，５４４，９６３号、米国特許第７，５４８，１１２号、米国特許第７，５９２，２１１号、米国特許第７，６１５，７７４号及び米国特許第７，７０９，２６９号に記載されており、これらの開示は、その全体が参照により本明細書に組み込まれている。例えば、ＡｌＮバッファ層が、基板３２２の上面３２２Ｂに形成され、炭化ケイ素基板３２２と、ＨＥＭＴデバイス３００の残りの部分との間に適切な結晶構造相転移をもたらすことができる。さらに、歪み平衡相転移層（ｓｔｒａｉｎ ｂａｌａｎｃｉｎｇ ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ ｌａｙｅｒ）が、更に及び／又は代替として、例えば、本発明の譲受人に譲渡された米国特許第７，０３０，４２８号に記載されるように提供されてもよく、その開示は、本明細書に完全に記載されているかのように、参照により本明細書に組み込まれている。任意選択のバッファ層／核形成層／転移層は、ＭＯＣＶＤ、ＭＢＥ、及び／又はＨＶＰＥによって堆積され得る。
【0044】
ソース・コンタクト３１５及びドレイン・コンタクト３０５は、バリア層３２６の上面３２６Ａに形成されてもよく、互いに横方向に離間してもよい。ゲート・コンタクト３１０は、ソース・コンタクト３１５とドレイン・コンタクト３０５との間のバリア層３２６の上面３２６Ａに形成され得る。ゲート・コンタクト３１０の材料は、バリア層３２６の組成に基づいて選択されてもよく、いくつかの実施例では、ショットキー・コンタクトであってもよい。例えば、ニッケル（Ｎｉ）、白金（Ｐｔ）、ニッケル・シリサイド（ＮｉＳｉｘ）、銅（Ｃｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、クロム（Ｃｒ）、タングステン（Ｗ）、及び／又はタングステン・シリコン窒化物（ＷＳｉＮ）などの、窒化ガリウムベースの半導体材料にショットキー・コンタクトを形成することができる従来の材料が使用され得る。
【0045】
ソース・コンタクト３１５及びドレイン・コンタクト３０５は、窒化ガリウムベースの半導体材料に対するオーミック・コンタクトを形成することができる金属を含み得る。適切な金属には、Ｔｉ、Ｗ、チタン・タングステン（ＴｉＷ）、シリコン（Ｓｉ）、窒化チタン・タングステン（ＴｉＷＮ）、ケイ化タングステン（ＷＳｉ）、レニウム（Ｒｅ）、ニオブ（Ｎｂ）、Ｎｉ、金（Ａｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、タンタル（Ｔａ）、モリブデン（Ｍｏ）、ＮｉＳｉｘ、ケイ化チタン（ＴｉＳｉ）、窒化チタン（ＴｉＮ）、ＷＳｉＮ、Ｐｔなどの耐熱金属が含まれ得る。いくつかの実施例では、ソース・コンタクト３１５は、オーミック・ソース・コンタクト３１５であってもよい。したがって、ソース・コンタクト３１５及びドレイン・コンタクト３０５は、バリア層３２６と直接接触するオーミック・コンタクト部分を含み得る。いくつかの実施例では、ソース・コンタクト３１５及び／又はドレイン・コンタクト３０５は、例えば、本発明の譲受人に譲渡された米国特許第８，５６３，３７２号及び米国特許第９，２１４，３５２号に記載されるように提供され得るオーミック・コンタクトを形成するために複数の層から形成されてもよく、これらの開示は、その全体が参照により本明細書に組み込まれている。
【0046】
ソース・コンタクト３１５は、例えば、接地電圧などの基準信号に結合することができる。基準信号への結合は、基板３２２の下面３２２Ａから基板３２２を通ってバリア層の上面３２６Ａまで延びるビア３２５によって実現され得る。ビア３２５は、ソース・コンタクト３１５のオーミック部分３１５Ａの底面を露出させ得る。バックメタル層３３５が、基板３２２の下面３２２Ａ上及びビア３２５の側壁上に形成され得る。バックメタル層３３５は、ソース・コンタクト３１５のオーミック部分３１５Ａに直接接触してもよい。いくつかの実施例では、バックメタル層３３５と、ソース・コンタクト３１５のオーミック部分３１５Ａの底面との間の接触面積は、ソース・コンタクト３１５のオーミック部分３１５Ａの底面の面積の５０パーセント以上であってもよい。したがって、バックメタル層３３５及びそれに結合された信号は、ソース・コンタクト３１５に電気的に接続され得る。
【0047】
いくつかの実施例では、ソース・コンタクト３１５、ドレイン・コンタクト３０５、及びゲート・コンタクト３１０は、基板３２２上の複数のソース・コンタクト３１５、ドレイン・コンタクト３０５、及びゲート・コンタクト３１０として形成され得る。図１を参照すると、複数のドレイン・コンタクト３０５及びソース・コンタクト３１５は、基板３２２上に交互に配置され得る。ゲート・コンタクト３１０は、複数のトランジスタ・ユニット・セルを形成するために、隣接するドレイン・コンタクト３０５とソース・コンタクト３１５との間に配置されてもよく、その実例は、図１において３００＿Ａ及び３００＿Ｂとして示される。トランジスタ・ユニット・セル３００＿Ａ、３００＿Ｂのそれぞれは、ソース・コンタクト３１５、ドレイン・コンタクト３０５、及びゲート・コンタクト３１０を含み得る。図１は、説明を容易にするために、ソース・コンタクト３１５、ドレイン・コンタクト３０５、及びゲート・コンタクト３１０のサブセットを示しているが、ＨＥＭＴデバイス３００は、図１には示されていない追加のソース・コンタクト３１５、ドレイン・コンタクト３０５、及びゲート・コンタクト３１０を含む追加の構造体を有してもよいことが理解されよう。当業者によって理解されるように、ＨＥＭＴトランジスタは、ソース・コンタクト３１５とドレイン・コンタクト３０５との間のゲート・コンタクト３１０の制御の下で、ソース・コンタクト３１５とドレイン・コンタクト３０５との間の活性領域によって形成され得る。
【0048】
図２Ｂを参照すると、第１の絶縁層３５０が、バリア層３２６上に形成されてもよく、第２の絶縁層３５５が、第１の絶縁層３５０上に形成されてもよい。第１の絶縁層３５０の厚さＩＤ１は、８０ｎｍから１２０ｎｍの間であってもよい。いくつかの実施例では、第１の絶縁層３５０の厚さＩＤ１は、約１００ｎｍであってもよい。いくつかの実施例では、第１の絶縁層３５０は、窒化ケイ素（ＳｉｘＮｙ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、及び／又は他の適切な保護材料を含んでもよい。第２の絶縁層３５５の厚さＩＤ２は、１９０ｎｍから２３０ｎｍの間であってもよい。いくつかの実施例では、第２の絶縁層３５５の厚さＩＤ２は、約２１０ｎｍであってもよい。いくつかの実施例では、第１の絶縁層３５０及び第２の絶縁層３５５は、約３１０ｎｍの組み合わされた厚さを有してもよい。第１の絶縁層３５０の厚さは、ゲート－ソース間容量及びゲート－ドレイン間容量に影響を及ぼす場合があり、これらは、デバイス３００のスイッチング速度に影響を及ぼす可能性がある。同様に、第２の絶縁層３５５の厚さは、ゲート－ドレイン間容量に影響を及ぼす場合があり、これは、デバイス３００のスイッチング速度及び利得に影響を及ぼす可能性がある。
【0049】
ゲート・コンタクト３１０は、第１の絶縁層３５０内に形成することができ、ゲート・コンタクト３１０の一部分は、第２の絶縁層３５５の下にあってもよい。本発明が、図２Ａ及び図２Ｂに示すゲート・コンタクト３１０の特定の形状には限定されず、ゲート・コンタクト３１０の他の形状、及びデバイス３００の他の要素が、本明細書で説明される実施例から逸脱することなく可能であることが理解されよう。
【0050】
ゲート・コンタクト３１０は、第１の絶縁層３５０内の第１の部分３１０＿１と、第１の部分３１０＿１上の、第２の絶縁層３５５内にある第２の部分３１０＿２とを含み得る。ゲート・コンタクト３１０の第２の部分３１０＿２の幅は、第１の部分３１０＿１の幅を超え得る。いくつかの実施例では、ゲート・コンタクト３１０の第２の部分３１０＿２は、ゲート・コンタクト３１０がＴ字形ゲート及び／又はガンマ・ゲートを形成するように、ゲート・コンタクト３１０の第１の部分３１０＿１の１つ又は複数の側壁を越えて延び得る。ゲート・コンタクト３１０のドレイン側では、ゲート・コンタクト３１０の第２の部分３１０＿２は、ゲート・コンタクト３１０の第１の部分３１０＿１の側壁を越えてドレイン・コンタクト３０５に向かって第１の距離ΓＤだけ延び得る。距離ΓＤは、０．０５μｍから０．１５μｍの間であってもよい。いくつかの実施例では、ΓＤは、約０．１μｍであってもよい。ゲート・コンタクト３１０のソース側では、ゲート・コンタクト３１０の第２の部分３１０＿２は、ゲート・コンタクト３１０の第１の部分３１０＿１の側壁を越えてソース・コンタクト３１５に向かって第２の距離ΓＳだけ延び得る。距離ΓＳは、０．０５μｍから０．１５μｍの間であってもよい。いくつかの実施例では、ΓＳは、約０．１μｍであってもよい。第１の距離ΓＤは、デバイス３００のゲート－ドレイン間容量に影響を及ぼす場合があり、これは、デバイス３００のスイッチング速度及び利得に影響を及ぼす可能性がある。第２の距離ΓＳは、デバイス３００のゲート－ソース間容量に影響を及ぼす場合があり、これは、デバイス３００のスイッチング速度に影響を及ぼす可能性がある。
【0051】
ゲート・コンタクト３１０の第１の部分３１０＿１は、バリア層３２６に隣接する下面３１０Ａを含み得る。図２ＡにＬＧとして示されている、ゲート・コンタクト３１０の下面３１０Ａの長さは、５０ｎｍから４００ｎｍの間であってもよい。いくつかの実施例では、ＬＧは、１２０ｎｍから１８０ｎｍの間であってもよい。いくつかの実施例では、ＬＧは、約１５０ｎｍであってもよい。長さＬＧは、ゲート・コンタクト３１０とバリア層３２６との間の境界面の長さを表し得る。長さＬＧは、デバイス３００のスイッチング及び効率に影響を及ぼし得る、相互コンダクタンス及びゲート寄生容量に影響を及ぼす場合がある。ドレイン・コンタクト３０５に最も近いゲート・コンタクト３１０の下面３１０Ａの側部及び／又は端部は、図２Ａに示すように、ドレイン・コンタクト３０５の端部（例えば、最も近い端部）から距離ＬＧＤだけ分離され得る。ゲート・コンタクト３１０の下面３１０Ａとドレイン・コンタクト３０５との間の距離ＬＧＤは、１．７５μｍから２．２５μｍの間であってもよい。いくつかの実施例では、ＬＧＤは、約１．９８μｍであってもよい。ソース・コンタクト３１５に最も近いゲート・コンタクト３１０の下面３１０Ａの側部及び／又は端部は、図１３に示すように、ソース・コンタクト３１５の端部（例えば、最も近い端部）から距離ＬＧＳだけ分離され得る。ゲート・コンタクト３１０の下面３１０Ａとソース・コンタクト３１５との間の距離ＬＧＳは、０．５μｍから０．７μｍの間であってもよい。いくつかの実施例では、ＬＧＳは、約０．６μｍであってもよい。距離ＬＧＤ及びＬＧＳは、デバイス３００のオン抵抗値に寄与する場合があり、これは、デバイス効率に影響を及ぼし得る。いくつかの実施例では、ゲート・コンタクト３１０は、ドレイン・コンタクト３０５よりもソース・コンタクト３１５に近くてもよい。
【0052】
ソース・コンタクト３１５、ドレイン・コンタクト３０５、及びゲート・コンタクト３１０は、第１の絶縁層３５０内に形成され得る。いくつかの実施例では、ゲート・コンタクト３１０の少なくとも一部分は、第１の絶縁層上にあり得る。いくつかの実施例では、ゲート・コンタクト３１０は、Ｔ字形ゲート及び／又はガンマ・ゲートとして形成されてもよく、その形成は、実例として、米国特許第８，０４９，２５２号、米国特許第７，０４５，４０４号及び米国特許第８，１２０，０６４号に記載されており、それらの開示は、その全体が参照により本明細書に組み込まれている。第２の絶縁層３５５は、第１の絶縁層３５０の上、並びにドレイン・コンタクト３０５、ゲート・コンタクト３１０、及びソース・コンタクト３１５の一部分の上に形成され得る。
【0053】
第１の絶縁層３５０とバリア層３２６との間の境界面は、境界面の品質を改善するために使用される境界面処置及び／又はプロセスの結果としての物理特性を含んでもよい。デバイス３００のソース・アクセス領域ＳＡＲは、ゲート・コンタクト３１０とソース・コンタクト３１５との間にある半導体構造体３９０の一部分を含んでもよい。同様に、デバイス３００のドレイン・アクセス領域ＤＡＲは、ゲート・コンタクト３１０とドレイン・コンタクト３０５との間にある半導体構造体３９０の一部分を含んでもよい。本明細書において更に論じられるように、ゲート・コンタクト３１０とドレイン・コンタクト３０５（又はソース・コンタクト３１５）との間の横方向（例えば、図２ＡにおけるＸ方向及び／又はバリア層３２６の上面３２６Ａに平行な方向）における導電性、トラップ濃度、シート抵抗及び／又は表面電位の不均一な変動を提供するために、改質された境界面領域３７５が、部分的に、ソース及びドレイン・アクセス領域ＳＡＲ、ＤＡＲ内に及び／又はその上に設けられてもよい。いくつかの実施例では、改質された境界面領域３７５は、例えば、トラップ濃度を低減するか、又は他の形で境界面の電気特性を改善するために、第１の絶縁層３５０とバリア層３２６との間の境界面に対する物理的変更を含んでもよい。第１の絶縁層３５０とバリア層３２６との間の境界面に対する改質は、境界面内及び／又は境界面の周りのエリアに影響を及ぼし得る。加えて、第１の絶縁層３５０とバリア層３２６との間の境界面に対する改質は、チャネル層３２４とバリア層３２６との間の接合部におけるチャネル層３２４において生じる２ＤＥＧにも影響を及ぼし得る。例えば、改質された境界面領域３７５の結果として、デバイス３００のソース・アクセス領域ＳＡＲ及び／又はドレイン・アクセス領域ＤＡＲのシート抵抗（例えば、チャネル層３２４とバリア層３２６との間の接合部においてチャネル層３２４内に生じるデバイス２ＤＥＧチャネル）は、３００から４００Ω／ｓｑの間であってもよい。
【0054】
図２Ｂを参照すると、改質された境界面領域３７５は、ゲート・コンタクト３１０の下面３１０Ａから、オフセット距離ＯＧだけ分離（例えば、横方向にオフセット）され得る。換言すれば、改質された境界面領域３７５は、ゲート・コンタクト３１０の下面３１０ＡからオフセットＯＧ以内において、第１の絶縁層３５０とバリア層３２６との間の境界面からなくすことができる。オフセットＯＧは、１０ｎｍから４００ｎｍまでであってもよい。改質された境界面領域３７５の存在は、デバイスの性能を改善するために、デバイス３００の活性領域の導電性及び／又はシート抵抗を改善することができる。しかしながら、ソース・アクセス領域ＳＡＲ及び／又はドレイン・アクセス領域ＤＡＲに存在するときデバイスの性能を改善することができる同じ特性が、ゲート・コンタクト３１０の過度に近くに配置された場合、漏れ電流を存在させることになる場合がある。増大した漏れ電流は、デバイス３００の破壊性能及び／又は信頼性を低減させる場合がある。改質された境界面領域３７５を、ゲート・コンタクト３１０の下面３１０ＡからオフセットＯＧだけ離すことによって、デバイス３００は、漏れ電流の増大を回避しながら、改善されたソース及びドレイン・アクセス領域ＳＡＲ、ＤＡＲの利点を有することができる。改質された境界面領域３７５及びオフセットＯＧを提供するための方法が本明細書において更に論じられる。
【0055】
いくつかの実施例では、改質された境界面領域３７５とゲート・コンタクト３１０との間のエリア（例えば、ゲート・コンタクト３１０からオフセットＯＧ以内の第１の絶縁層３５０とバリア層３２６との間の境界面のエリア）は、境界面の改質をなくしてもよく、又は改質された境界面領域３７５と異なる境界面改質を有してもよい。換言すれば、ゲート・コンタクト３１０に隣接した第１の絶縁層３５０とバリア層３２６との間で行われる境界面改質は、ドレイン・アクセス領域ＤＡＲ及び／又はソース・アクセス領域ＳＡＲの上の改質された境界面領域３７５と異なっていてもよい。
【0056】
本明細書において更に論じられるように。いくつかの実施例では、ゲート・コンタクト３１０からのオフセットＯＧはスペーサ４８５によって提供されてもよい。そのような実施例は図２Ｃに示される。図２Ｃに示すように、スペーサ４８５は、第１の絶縁層３５０と、ゲート・コンタクト３１０の底面及び／又は底面角部との間に位置し得る。スペーサ４８５は、第１の絶縁層３５０と同じ材料から形成され得るが、本開示の実施例はそれに限定されない。いくつかの実施例では、スペーサ４８５は、第１の絶縁層３５０の材料と異なる材料から形成され得る。しかしながら、同じ材料から形成される場合であっても、境界面４８５Ｉは、（例えば、スペーサ４８５を形成するために使用されるプロセスの結果として）第１の絶縁層３５０とスペーサ４８５との間に存在し得る。上記で論じたように、いくつかの実施例では、スペーサ４８５は、スペーサ４８５とバリア層３２６との間の独自の境界面改質を有してもよい。いくつかの実施例では、スペーサ４８５とバリア層３２６との間の境界面改質は、第１の絶縁層３５０とバリア層３２６との間の改質された境界面領域３７５と異なっていてもよい。例えば、いくつかの実施例では、スペーサ４８５とバリア層３２６との間の境界面におけるトラップ濃度は、第１の絶縁層３５０とバリア層３２６との間の境界面におけるトラップ濃度と異なっていてもよい。
【0057】
いくつかの実施例では、ゲート・コンタクト３１０は改質された境界面領域３７５内で自己整合されてもよい。換言すれば、ゲート・コンタクト３１０は、デバイス３１０のドレイン側におけるゲート・コンタクト３１０と改質された境界面領域３７５との間のオフセットＯＧが、デバイス３１０のソース側におけるゲート・コンタクト３１０と改質された境界面領域３７５との間のオフセットＯＧと実質的に同じとなるように位置決めされてもよい。いくつかの実施例では、ゲート・コンタクト３１０の自己整合によって提供されるＯＧの対称的な間隔は、使用を可能にすることができ、改質された境界面領域３７５とゲート・コンタクト３１０との間の低減された及び／又は最小の隔たりは、改質された境界面状態を有するチャネルのパーセンテージの増大及び／又は最大化を可能にする。
【0058】
再び図２Ａを参照すると、フィールド・プレート３６０が、第２の絶縁層３５５上に形成され得る。フィールド・プレート３６０の少なくとも一部分は、ゲート・コンタクト３１０上にあってもよい。フィールド・プレート３６０の少なくとも一部分は、ゲート・コンタクト３１０とドレイン・コンタクト３０５との間にある第２の絶縁層３５５の一部分の上にあってもよい。フィールド・プレート３６０は、ＨＥＭＴデバイス３００のピーク電界を低減することができ、それが、降伏電圧の増大及び電荷トラップの低減をもたらし得る。電界の低減は、漏れ電流の低減及び信頼性の向上などの他の利点をもたらすこともできる。フィールド・プレート及びフィールド・プレートを形成するための技法は、実例として、米国特許第８，１２０，０６４号に記載されており、その開示は、その全体が参照により本明細書に組み込まれている。
【0059】
ゲート・コンタクト３１０のドレイン側では、フィールド・プレート３６０は、図２Ａに示すように、ゲート・コンタクト３１０の第２の部分３１０＿２の側壁を越えてドレイン・コンタクト３０５に向かって距離ＬＦ２だけ延び得る。いくつかの実施例では、距離ＬＦ２は、フィールド・プレート３６０が、ドレイン・コンタクト３０５に最も近いゲート・コンタクト３１０の第２の部分３１０＿２の最も外側の部分を越えて延びる距離を指し得る。距離ＬＦ２は、０．３μｍから０．５μｍの間であってもよい。いくつかの実施例では、ＬＦ２は、約０．４μｍであってもよい。ゲート・コンタクト３１０を越えるフィールド・プレート３６０の延長距離ＬＦ２は、デバイス３００のゲート－ソース間容量及び降伏電圧に影響を及ぼす場合があり、これは、デバイス３００の電圧定格及びスイッチング速度に影響を及ぼし得る。
【0060】
金属コンタクト３６５が、第２の絶縁層３５５内に配置され得る。金属コンタクト３６５は、ドレイン・コンタクト３０５、ゲート・コンタクト３１０、及びソース・コンタクト３１５と、ＨＥＭＴデバイス３００の他の部分との間の相互接続を提供し得る。金属コンタクト３６５のそれぞれは、ドレイン・コンタクト３０５及び／又はソース・コンタクト３１５のそれぞれと直接接触し得る。金属コンタクト３６５は、例えば、銅、コバルト、金、及び／又は複合金属を含む、金属又は他の高導電性材料を含み得る。説明を容易にするために、第２の絶縁層３５５、フィールド・プレート３６０、及び金属コンタクト３６５は、図１には示されていない。
【0061】
図１及び図２Ａ～図２Ｃに関して説明される寸法のうちの１つ又は複数は、デバイス３００の改善に寄与し得る。いくつかの実施例では、デバイス３００の構成は、デバイスが、従来のデバイスを超える性能及び改善を達成することを可能にし得る。例えば、本明細書で説明される実施例は、改善されたＲＦ及び信頼性性能を有する、光学的に画定された２００ｎｍ以下（例えば、１２０ｎｍから２００ｎｍ）のＧａＮ ＨＥＭＴ技術を提供する。例えば、本明細書で提供される実施例は、３０ＧＨｚの動作周波数において４．６Ｗ／ｍｍ以上の出力電力密度を有し得る。いくつかの実施例では、３０ＧＨｚにおける出力電力密度は、４．６Ｗ／ｍｍから４．８Ｗ／ｍｍの間である。本明細書で提供される実施例は、３０ＧＨｚの動作周波数において３３％よりも大きいピーク電力付加効率（ＰＡＥ）を有し得る。いくつかの実施例では、ピーク電力付加効率（ＰＡＥ）は、３０ＧＨｚの動作周波数において、３３％から３８％の間であり得る。
【0062】
図３Ａは、本明細書で説明される実施例によるデバイスの電力密度特性のグラフである。図３Ｂは、本明細書で説明される実施例によるデバイスの電力付加効率（ＰＡＥ）のグラフである。図３Ｃは、本明細書で説明される実施例によるデバイスのドレイン効率特性のグラフである。
【0063】
図３Ａは、改善されていないデバイス５３０（「関連デバイス」）のサンプルと比較した、本開示の実施例に従って製造されたデバイス５２０（「改善されたデバイス」）のサンプルの出力電力密度を示す。図３Ａに示すように、本開示の実施例は、電力密度における大幅な改善を呈し、サンプル５２０は、約４．３Ｗ／ｍｍの最大電力密度を有するサンプル５３０関連デバイスと比較して、４．６から４．８Ｗ／ｍｍの範囲をとる電力密度値を示す。図３Ｂ及び図３Ｃに示すように、本開示の実施例に従って製造されたデバイス５２０（「改善されたデバイス」）のサンプルは、改善されていないデバイス５３０（「関連デバイス」）のサンプルと比較可能なＰＡＥ（図３）及びドレイン効率（図３Ｃ）を示す。このため、本開示の実施例によるＨＥＭＴデバイスは、デバイスのＰＡＥ及びドレイン効率を維持しながら、デバイスの出力電力密度を増大させることができる。本開示の実施例は、高周波数の用途のための改善された寄生容量、トラッピング及び電力密度を提供することができる。
【0064】
図４Ａ～図４Ｑは、本開示の実施例による、図１及び図２Ａ～図２ＣのＨＥＭＴデバイス３００などのＨＥＭＴデバイスの製造方法を示す、図１の線Ｂ－Ｂに沿って取得した概略断面図である。図４Ａ～図４Ｑにおいて、ドレイン及びソース・コンタクトの前にゲート・コンタクトが形成されるプロセスが示される。これは、境界面改質プロセスのより明確な説明のために行われ、本開示の実施例を限定することを意図したものではない。いくつかの実施例では、ソース及びドレイン・コンタクトは、ゲート・コンタクトの形成の前にまず製造され得る。
【0065】
ここで図４Ａを参照すると、基板１２２が設けられ、基板１２２上に半導体構造体が形成され得る。チャネル層３２４が基板１２２上に形成され、バリア層３２６がチャネル層３２４上に形成される。基板１２２は、例えば、炭化ケイ素の４Ｈポリタイプであり得る、半絶縁性炭化ケイ素（ＳｉＣ）基板とすることができる。他の炭化ケイ素のポリタイプ候補には、３Ｃ、６Ｈ、及び１５Ｒのポリタイプが含まれ得る。基板１２２の厚さは、１００μｍ以上であり得る。
【0066】
炭化ケイ素は、ＩＩＩ族窒化物デバイスのための一般的な基板材料であり得るサファイア（Ａｌ２Ｏ３）よりも、ＩＩＩ族窒化物（チャネル層３２４及び／又はバリア層３２６において使用され得る）にはるかに近い結晶格子整合を有する。より近い格子整合は、サファイア上で一般に利用可能なものよりも高い品質のＩＩＩ族窒化物膜をもたらすことができる。炭化ケイ素は、比較的高い熱伝導率も有し、したがって、炭化ケイ素上に形成されたＩＩＩ族窒化物デバイスの総出力電力は、サファイア及び／又はシリコン上に形成された同様のデバイスほど、基板の熱放散によって制限されない場合がある。また、半絶縁性炭化ケイ素基板は、デバイス絶縁及び寄生容量の低減を提供し得る。
【0067】
炭化ケイ素は、基板として使用することができるが、本発明の実施例は、サファイア（Ａｌ２Ｏ３）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化アルミニウム・ガリウム（ＡｌＧａＮ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）、シリコン（Ｓｉ）、ＧａＡｓ、ＬＧＯ、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、ＬＡＯ、リン化インジウム（ＩｎＰ）などの、基板１２２のための任意の適切な基板を利用することができることを理解されたい。
【0068】
任意選択のバッファ層、核形成層、及び／又は転移層（図示せず）を基板１２２上に設けることもできる。例えば、ＡｌＮバッファ層を設け、炭化ケイ素基板と、デバイスの残りの部分との間に適切な結晶構造相転移を提供することができる。さらに、歪み平衡相転移層も提供され得る。
【0069】
さらに図４Ａを参照すると、チャネル層３２４が、基板１２２上に設けられる。チャネル層３２４は、上述のようにバッファ層、転移層、及び／又は核形成層を使用して基板１２２上に堆積され得る。チャネル層３２４は、圧縮歪みの下にあってもよい。さらに、チャネル層３２４、並びに／又はバッファ層、核形成層、及び／若しくは転移層は、ＭＯＣＶＤ、ＭＢＥ、及び／又はＨＶＰＥによって堆積され得る。本発明のいくつかの実施例では、チャネル層３２４は、ＩＩＩ族窒化物層であり得る。
【0070】
バリア層３２６は、ＩＩＩ族窒化物層であってもよい。本発明のいくつかの実施例では、バリア層３２６は、高ドープｎ型層であってもよい。例えば、バリア層３２６は、約１０１９ｃｍ－３未満の濃度にドープされてもよい。
【0071】
本発明のいくつかの実施例では、バリア層３２６は、バリア層３２６がオーミック・コンタクト金属の下に埋め込まれるとき、分極効果によってチャネル層３２４とバリア層３２６との間の境界面に著しいキャリア濃度を誘導するのに十分な厚さ、Ａｌ組成、及び／又はドーピングを有してもよい。また、バリア層３２６は、バリア層３２６と、その後に形成される第１の保護層との間の境界面に堆積されるイオン化不純物に起因した、チャネル内の電子の散乱を低減又は最小化するのに十分な厚さであり得る。
【0072】
いくつかの実施例では、チャネル層３２４及びバリア層３２６は、異なる格子定数を有し得る。例えば、バリア層３２６は、チャネル層３２４よりも小さい格子定数を有する比較的薄い層とすることができ、その結果、バリア層３２６は、２つの層の間の境界面に「広がる」。したがって、仮晶構造ＨＥＭＴ（ｐＨＥＭＴ）デバイスが提供され得る。
【0073】
図４Ｂを参照すると、第１の保護層４１０が、バリア層３２６上に形成される。第１の保護層４１０は、窒化ケイ素（ＳｉｘＮｙ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、及び／又は他の適切な保護材料などの誘電体材料であってもよい。他の材料も、第１の保護層４１０に利用され得る。例えば、第１の保護層４１０はまた、酸化マグネシウム、酸化スカンジウム、酸化アルミニウム、及び／又は酸窒化アルミニウムを含み得る。さらに、第１の保護層４１０は、単一の層であってもよく、又は、均一及び／若しくは不均一な組成の複数の層を含んでもよい。
【0074】
第１の保護層４１０は、バリア層３２６上に形成されたブランケットであってもよい。例えば、第１の保護層４１０は、高品質スパッタリング及び／又はプラズマ励起化学気相成膜（ＰＥＣＶＤ）によって形成された窒化ケイ素（ＳｉＮ）層であってもよい。第１の保護層４１０は、オーミック・コンタクトの後続のアニール処理中に、下にあるバリア層３２６を保護するように十分に厚くてもよい。
【0075】
境界面改質層４７５が、第１の保護層４１０とバリア層３２６との間に設けられてもよい。境界面改質層４７５は、ゲートとドレイン（及び／又はソース）との間のドレイン・アクセス領域（及び／又はソース・アクセス領域）における横方向の導電性、トラップ濃度、シート抵抗、及び／又は表面電位の変動を提供する。境界面改質層４７５は、エクスサイチュで（第１の保護層４１０が形成される製造環境内への構造体の挿入前に）、インサイチュで（第１の保護層４１０が形成される製造環境内であるが、第１の保護層４１０の形成前に）、及び／又は第１の保護層の堆積中に提供することができる。
【0076】
境界面改質層４７５を提供することができるインサイチュ・プロセスの実例は、バリア層３２６のイオン衝突、バリア層３２６のプラズマ窒化、バリア層３２６のプラズマ酸化、バリア層３２６のＨ２プラズマ処置、（バリア層３２６の表面付近の窒素欠乏又は窒素空位を引き起こす場合がある）、化学的活性ガス環境（限定ではないが、フォーミング・ガス、一酸化窒素、二酸化窒素、及びアンモニアを含み得る）におけるバリア層３２６のアニーリング、及び／又は化学的不活性ガス環境におけるバリア層３２６のアニーリングを含んでもよい。これらの技法の各々は、個々に、又は上記の技法の任意の組合せで行うことができることが理解されよう。いくつかの実施例では、これらのプロセスは、堆積チャンバと別個のプロセスチャンバにおいて行われてもよいが、真空は、堆積チャンバに移る前に維持され得る。いくつかの実施例では、これらのプロセスは、保護層の堆積前に堆積チャンバ自体の中で行われてもよい。
【0077】
境界面改質層４７５を提供することができるエクスサイチュ・プロセスの実例は、酸性及び／又は塩基性薬浴におけるバリア層３２６の表面の湿式エッチングを含む。いくつかの実施例では、緩衝酸化物エッチング（ＢＯＥ）（例えば、緩衝ＨＦ）が使用されてもよい。いくつかの実施例では、ＢＯＥは中性であり得るが、依然として、自然酸化物の除去に用いることができ、これはいくつかの用途において有利であり得る。
【0078】
境界面改質層４７５を提供するために第１の保護層４１０の形成中に用いることができるプロセスの実例は、第１の保護層４１０を形成するための物理気相成長（ＰＶＤ）の使用、第１の保護層４１０を形成するためのプラズマ励起化学気相成長（ＰＥＣＶＤ）、第１の保護層４１０を形成するための原子層堆積（ＡＬＤ）の使用、第１の保護層４１０を形成するためのプラズマ励起原子層堆積（ＰＥＡＬＤ）の使用及び／又は第１の保護層４１０を形成するための熱分解堆積の使用を含む。いくつかの実施例において、上記の堆積技法のうちの１つ又は複数を、任意の組合せ又は部分的組合せにおいて用いて、多層積層として第１の保護層４１０を形成することができる。いくつかの実施例では、堆積技法を、単独で、又はインサイチュ及び／又はエクスサイチュ・プロセスのうちの１つ又は複数と共に用いて、境界面改質層４７５を提供することができる。
【0079】
第１の保護層４１０の形成後に他のプロセスが用いられてもよい。例えば、第１の保護層４１０が堆積された後に境界面改質層４７５を提供することができる方法は、第１の保護層４１０の一部分をエッチングし、及び／又は他の形で除去して、第１の保護層４１０とバリア層３２６との間の境界面へのアクセスを提供する改質及び／又はプロセスを含むことができる。そのような方法は、例えば、本発明の譲受人に譲渡された米国特許出願第１７／３２５、４８８号（代理人整理番号第５３０８．３１５２）に記載されており、これらの開示は、本明細書に完全に記載されているかのように、参照により本明細書に組み込まれている。
【0080】
図４Ｃを参照すると、マスク４４０が、第１の保護層４１０上に形成され得る。マスク４４０は、ゲート・コンタクトのロケーションに位置決めされた孔Ｈを含むことができる。
【0081】
図４Ｄを参照すると、マスク４４０を用いてエッチング（例えば、等方性エッチング）を行うことができる。エッチングにより、マスク４４０における孔Ｈによって露出された第１の保護層４１０の一部分を除去してバリア層３２６を露出させてもよい。エッチングは、第１の保護層４１０の除去された部分とバリア層３２６との間の境界面において境界面改質層４７５の一部分を除去してもよい。例えば、エッチングにより、より早期のプロセス（例えば、図４Ｂ）において提供される境界面改質を含むバリア層３２６及び／又は第１の保護層４１０の一部分を除去してもよい。いくつかの実施例では、エッチング・プロセスにより大気に対しバリア層３２６を露出させることにより、エッチングされた領域における境界面改質層４７５の特性を除去及び／又は改質してもよい。境界面改質層４７５のエッチングにより、改質された境界面領域３７５を形成することができる。改質された境界面領域３７５の結果として、デバイス３００のソース・アクセス領域及び／又はドレイン・アクセス領域のシート抵抗は、３００～４００Ω／ｓｑとなり得る。
【0082】
図４Ｅを参照すると、マスク４４０を除去し、第１の保護層４１０内のエッチングされた孔Ｈ内にある第１の保護層４１０及びバリア層３２６の表面の一部分を露出させてもよい。
【0083】
図４Ｆを参照すると、第１の保護層４１０内のエッチングされた孔Ｈ内にある第１の保護層４１０及びバリア層３２６の表面の一部分の上にスペーサ層４４５を共形に形成してもよい。いくつかの実施例では、スペーサ層４４５は、第１の保護層４１０と同じ又は類似の材料であってもよい。例えば、スペーサ層４４５は、窒化ケイ素（ＳｉｘＮｙ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、及び／又は他の適切な保護材料などの誘電体材料であってもよい。例えば、スペーサ層４４５はまた、酸化マグネシウム、酸化スカンジウム、酸化アルミニウム、及び／又は酸窒化アルミニウムを含み得る。さらに、スペーサ層４４５は、単一の層であってもよく、又は、均一及び／若しくは不均一な組成の複数の層を含んでもよい。
【0084】
スペーサ層４４５は、第１の保護層４１０及びバリア層３２６上に形成されたブランケットであってもよい。例えば、スペーサ層４４５は、高品質スパッタリング及び／又はプラズマ励起化学気相成膜（ＰＥＣＶＤ）によって形成された窒化ケイ素（ＳｉＮ）層であってもよい。第１の保護層４１０内にエッチングされた孔に起因して、第１の保護層４１０の上面の部分上のスペーサ層４４５の高さは、第１の保護層４１０においてエッチングされた孔内のバリア層３２６の上面上のスペーサ層４４５の高さよりも高くなり得る。当業者によって理解されるように、第１の保護層４１０におけるスペーサ層４４５の形成は、スペーサ層４４５及び第１の保護層４１０が同じ材料から形成される場合であっても、完成したデバイスにおいて検出され得る明確な境界面を提供することができる。
【0085】
いくつかの実施例では、スペーサ層４４５は、改質された境界面領域３７５と異なる、バリア層３２６に対する境界面改質を有するように形成されてもよい。例えば、スペーサ層４４５を形成するのに用いられる堆積プロセスは、ＰＶＤ、ＰＥＣＶＤ、ＡＬＤ、ＰＥＡＬＤ、及び／又は他の熱分解堆積技法の使用を含んでもよい。いくつかの実施例において、上記の堆積技法のうちの１つ又は複数を、任意の組合せ又は部分的組合せにおいて用いて、多層積層としてスペーサ層４４５を形成することができる。いくつかの実施例では、スペーサ層４４５の形成中に、境界面改質層４７５（例えば、図４Ｂ）の形成に関して本明細書に論じたものなどのエクスサイチュ及び／又はインサイチュ・プロセスが使用されてもよい。
【0086】
例えば、スペーサ層４４５を形成するのに用いられるプロセスは、バリア層３２６のイオン衝突、バリア層３２６のプラズマ窒化、バリア層３２６のプラズマ酸化、バリア層３２６のＨ２プラズマ処置、（バリア層３２６の表面付近の窒素欠乏又は窒素空位を引き起こす場合がある）、化学的活性ガス環境（限定ではないが、フォーミング・ガス、一酸化窒素、二酸化窒素、及びアンモニアの形成を含み得る）におけるバリア層３２６のアニーリング、及び／又は化学的不活性ガス環境におけるバリア層３２６のアニーリングを含んでもよい。いくつかの実施例では、スペーサ層４４５を形成するのに使用されるプロセスは、酸性及び／若しくは塩基性薬浴、並びに／又はＢＥＯの使用におけるバリア層３２６の表面の湿式エッチングを含んでもよい。
【0087】
図４Ｇ及び図４Ｈを参照すると、エッチング４８０（例えば、等方性エッチング４８０）がスペーサ層４４５に対し行われてもよい。エッチング４８０により、第１の保護層４１０における孔Ｈを通じてバリア層３２６の一部を露出させることができる。加えて、以前のスペーサ層４４５の一部分は、スペーサ４８５として留まることができる。スペーサ層４４５は、残りのスペーサ４８５の側壁がバリア層３２６の上面に対して傾斜するように異方性エッチングされ得る。図４Ｈにおけるスペーサ４８５の形状は単なる例示であり、本開示の実施例を限定するように意図されない。図４Ｈに示されるように、スペーサ４８５の底面は、第１の保護層４１０から横方向に延び、第１の保護層４１０におけるエッチングされた孔Ｈによって露出されるバリア層３２６の一部分を覆ってもよい。
【0088】
図４Ｉを参照すると、ゲート・コンタクト３１０が、第１の保護層４１０の孔Ｈ内に形成されてもよい。ゲート・コンタクト３１０は、エッチングされた窓Ｈ内に形成されてもよく、バリア層３２６の露出部分に接触するように第１の保護層４１０を通って延びてもよい。適切なゲート材料は、バリア層３２６の組成に依存し得る。しかしながら、いくつかの実施例では、Ｎｉ、Ｐｔ、ＮｉＳｉｘ、Ｃｕ、Ｐｄ、Ｃｒ、ＴａＮ、Ｗ、及び／又はＷＳｉＮなどの、窒化物ベースの半導体材料にショットキー・コンタクトを形成することができる従来の材料が使用され得る。ゲート・コンタクト３１０の一部分は、第１の保護層４１０の表面上に延びてもよい。ゲート・コンタクト３１０の一部分は、第１の保護層４１０の表面上に延びてもよい。
【0089】
図４Ｊは、図４ＪのエリアＢの拡大図である。図４Ｊを参照すると、ゲート・コンタクト３１０は、バリア層３２６及び第１の保護層の上面上、及びスペーサ４８５の側面上に形成することができる。スペーサ４８５の存在により、ゲート・コンタクト３１０の底部が第１の保護層４１０からオフセットＯＧだけ横方向にオフセットされ得る。オフセットのＯＧ結果として、第１の保護層４１０の改質された境界面領域３７５は、ゲート・コンタクト３１０の底部／角部からオフセットＯＧだけオフセットされ得る。いくつかの実施例では、オフセットＯＧは、１０ｎｍから４００ｎｍの間であってもよい。本明細書に論じたように、いくつかの実施例では、スペーサ４８５の一部分は、第１の保護層４１０の改質された境界面領域３７５と異なる独自の境界面改質を有してもよい。
【0090】
図４Ｋを参照すると、第１の保護層４１０（図４Ｉを参照）は、ソース・コンタクト３１５及びドレイン・コンタクト３０５を形成するようにパターニングされてもよい。例えば、第１の保護層４１０は、ソース・コンタクト３１５及びドレイン・コンタクト３０５の配置のためにバリア層３２６を露出させる窓を形成するようにパターニングされ得る。窓は、パターニングされたマスクと、バリア層３２６に対する低損傷エッチングとを利用してエッチングされてもよい。バリア層３２６の露出した部分にオーミック金属が形成されてもよい。オーミック金属は、ソース・コンタクト３１５及びドレイン・コンタクト３０５を提供するようにアニーリングされてもよい。ソース・コンタクト３１５、ゲート・コンタクト３１０及びドレイン・コンタクト３０５の形成は、図４Ｉの第１の保護層４１０のパターニングをもたらし、第１の絶縁層３５０を形成し得る。
【0091】
上述したように、いくつかの実施例では、ソース・コンタクト３１５及びドレイン・コンタクト３０５は、ゲート・コンタクト３１０を形成する前に形成され得る。例えば、図４Ｂの第１の保護層４１０を、図４Ｋに関して説明したように、ソース・コンタクト３１５及びドレイン・コンタクト３０５を形成するようにパターニングすることができ、次に、ゲート・コンタクト３１０を図４Ｃ～図４Ｊに関して説明したように形成することができる。
【0092】
ソース・コンタクト３１５は、図４Ｋにおいてバリア層３２６の上面にあるものとして示されているが、ソース・コンタクト３１５、ゲート・コンタクト３１０、及び／又はドレイン・コンタクト３０５は、バリア層３２６の上面の凹部内に形成され得ることが理解されよう。
【0093】
図４Ｌを参照すると、第２の保護層４２０が、第１の絶縁層３５０、ソース・コンタクト３１５、ゲート・コンタクト３１０、及びドレイン・コンタクト３０５上に形成され得る。第２の保護層４２０は、誘電体層であってもよい。いくつかの実施例では、第２の保護層４２０は、第１の絶縁層３５０とは異なる誘電指標を有し得る。
【0094】
図４Ｍを参照すると、フィールド・プレート３６０が、第２の保護層４２０上に形成され得る。フィールド・プレート３６０は、（例えば、図４ＭのＺ方向において）ゲート・コンタクト３１０と重なってもよく、ゲートとドレインとの間の領域（すなわち、ゲート－ドレイン領域）上の距離を拡張してもよい。ゲート・コンタクト３１０上のフィールド・プレート３６０の重なり、及びフィールド・プレート３６０がゲート－ドレイン領域上で拡張する距離は、最適な結果のために変動することができる。いくつかの実施例では、フィールド・プレート３６０は、ゲート・コンタクト３１０に電気的に接続することができ、本発明から逸脱することなく、図に示されるもの以外のフィールド・プレート構造を使用してもよいことが理解される。
【0095】
図４Ｎを参照すると、第２の保護層４２０が、金属コンタクト３６５を形成するためにパターニングされ得る。例えば、第２の保護層４２０は、金属コンタクト３６５を配置するためにソース・コンタクト３１５及び／又はドレイン・コンタクト３０５を露出させる窓を形成するようにパターニングされ得る。窓は、パターニングされたマスクと、ソース・コンタクト３１５及び／又はドレイン・コンタクト３０５に対する低損傷エッチングとを利用してエッチングされてもよい。導電性金属が、ソース・コンタクト３１５及び／又はドレイン・コンタクト３０５の露出部分上に形成され、金属コンタクト３６５を形成し得る。金属コンタクト３６５の形成は、図４Ｌの第２の保護層４２０のパターニングをもたらし、第２の絶縁層３５５を形成し得る。
【0096】
図４Ｏを参照すると、基板１２２（図４Ｎ参照）は、薄型基板３２２を形成するために薄くされ得る。いくつかの実施例では、基板３２２の厚さは、インフィード式又はクリープ・フィード式のグラインダなどの、グラインダを使用して低減される。他の実施例では、基板３２２の厚さは、研削の有無にかかわらず、ラッピング、化学的エッチング若しくは反応性イオンエッチング、又はこれらの方法の組合せを使用して低減される。さらに他の実施例では、基板３２２の裏面を処理し、薄くする操作から生じ得る基板３２２に対する損傷を低減するために、エッチングが使用され得る。ウエハを薄くする方法は、例えば、本発明の譲受人に譲渡された米国特許第７，２９１，５２９号、米国特許第７，９３２，１１１号、米国特許第７，２５９，４０２号及び米国特許第８，５１３，６８６号に記載されており、これらの開示は、その全体が参照により本明細書に組み込まれている。
【0097】
本開示によるいくつかの実施例では、基板３２２は、約４０μｍから約１００μｍの間の厚さまで薄くされる。他の実施例では、基板３２２は、約４０μｍから約７５μｍの間の厚さまで薄くされる。
【0098】
図４Ｐを参照すると、ビア３２５が、基板３２２、チャネル層３２４、及びバリア層３２６内に形成され得る。ビア３２５は、湿式エッチング又は乾式エッチングによって形成され得る。いくつかの実施例では、ビア３２５は、ビア３２５の側壁が基板３２２の上面に対して傾斜するように異方性エッチングされ得る。ビア３２５は、ソース・コンタクト３１５のオーミック部分３１５Ａの底面を露出させ得る。いくつかの実施例では、ソース・コンタクト３１５は、ビア３２５の形成中にエッチング停止材料として機能することができる。
【0099】
異方性エッチングにより、ビア３２５の最大断面積Ａ２は、基板３２２の下面３２２Ａに隣接するビア３２５の部分（例えば、ビア３２５の開口部）にあり得る。いくつかの実施例では、より厚い基板３２２は、ビア３２５のより広い開口部をもたらし得るので、異方性エッチングは、基板３２２の厚さに関係する、ビアの最大断面積Ａ２をもたらし得る。したがって、図４Ｇに関して説明されるように、基板３２２を薄くすることは、ビア３２５の断面積Ａ２の低減による追加の利益をもたらし得る。
【0100】
図４Ｑを参照すると、ビア３２５の形成後、バックメタル層３３５が、基板３２２の下面３２２Ａ、ビア３２５の側壁、及びソース・コンタクト３１５のオーミック部分３１５Ａの底面の上に堆積され得る。したがって、バックメタル層３３５は、ソース・コンタクト３１５のオーミック部分に直接接触し得る。バックメタル層３３５は、例えば、チタン、白金、及び／又は金などの導電性金属を含み得る。
【0101】
図５Ａ～図５Ｃは、本開示の実施例によるＨＥＭＴデバイス３００をパッケージングして、それぞれパッケージングされたトランジスタ増幅器２００Ａ～２００Ｃを提供することができるいくつかの例示的な方式を示す概略断面図である。図５Ａ～図５Ｃは、パッケージングされた図１及び図２Ａ～図２ＣのＨＥＭＴデバイス３００を示すが、本開示の実施例によるＨＥＭＴデバイスのうちの任意のものを、図５Ａ～図５Ｃに示すパッケージ内にパッケージングすることができることが理解されよう。
【0102】
図５Ａは、パッケージングされたＩＩＩ族窒化物ベースのトランジスタ増幅器２００Ａの概略的な側面図である。図５Ａに示すように、パッケージングされたトランジスタ増幅器２００Ａは、開放キャビティ・パッケージ２１０Ａ内にパッケージングされたＨＥＭＴデバイス３００を含む。パッケージ２１０Ａは、金属ゲート・リード線２２２Ａ、金属ドレイン・リード線２２４Ａ、金属サブマウント２３０、側壁２４０及び蓋２４２を含む。
【0103】
サブマウント２３０は、パッケージ２００Ａの熱管理を支援するように構成された材料を含んでもよい。例えば、サブマウント２３０は銅及び／又はモリブデンを含むことができる。いくつかの実施例では、サブマウント２３０は、複数の層から構成され、ビア／相互接続を含んでもよい。例示的な実施例では、サブマウント２３０は、いずれの主面上にも銅クラッド層を有するコアモリブデン層を含む多層銅／モリブデン／銅金属フランジであってもよい。いくつかの実施例では、サブマウント２３０は、リード・フレーム又は金属スラグの一部である金属ヒートシンクを含んでもよい。側壁２４０及び／又は蓋２４２は、いくつかの実施例において絶縁材料から形成されるか又は絶縁材料を含んでもよい。側壁２４０及び／又は蓋２４２は、いくつかの実施例においてセラミック材料から形成されるか又はセラミック材料を含んでもよい。いくつかの実施例では、側壁２４０及び／又は蓋２４２は、例えば、Ａｌ２Ｏ３から形成されてもよい。蓋２４２は、エポキシ接着剤を使用して側壁２４０に接着されてもよい。側壁２４０は、例えば、ろう付けを介してサブマウント２３０に取り付けられてもよい。ゲート・リード線２２２Ａ及びドレイン・リード線２２４Ａは、側壁２４０を通って延びるように構成されてもよいが、本発明の実施例はそれに限定されない。
【0104】
ＨＥＭＴデバイス３００は、金属サブマウント２３０、セラミック側壁２４０及びセラミック蓋２４２によって画定された、空気が充填されたキャビティ２１２において金属サブマウント２３０の上面に取り付けられる。上記で説明したように、ＨＥＭＴデバイス３００のゲート及びドレイン端子１３２、１３４は、半導体構造体３９０の上側にあり、ソース端子１３６は半導体構造体３９０の下側にある。ソース端子１３６は、例えば、導電性ダイ・アタッチ材料（図示せず）を使用して金属サブマウント２３０に取り付けられてもよい。金属サブマウント２３０は、ソース端子１３６への電気的接続を提供してもよく、ＨＥＭＴデバイス３００において発生する熱を放散する熱放散構造として機能することもできる。熱は、主に、比較的高い電流密度が例えばユニット・セル・トランジスタ３００＿Ａ、３００＿Ｂのチャネル領域において生じる、ＨＥＭＴデバイス３００の上側部分において発生する。この熱は、ソース・ビア３２５及び半導体構造体３９０を介してソース端子１３６へ、次いで、金属サブマウント２３０へ伝達され得る。
【0105】
入力整合回路２５０及び／又は出力整合回路２５２も、パッケージ２１０内に取り付けられてもよい。整合回路２５０、２５２は、インピーダンス整合及び／又は高調波終端回路を含んでもよい。インピーダンス整合回路は、トランジスタ増幅器２００Ａに入力される又はトランジスタ増幅器２００Ａから出力されるＲＦ信号の基本成分のインピーダンスをそれぞれＨＥＭＴデバイス３００の入力又は出力におけるインピーダンスに整合させるために使用されてもよい。高調波終端回路は、ＨＥＭＴデバイス３００の入力又は出力に存在し得る基本ＲＦ信号の高調波を接地するために使用されてもよい。２つ以上の入力整合回路２５０及び／又は出力整合回路２５２が設けられてもよい、図５Ａに概略的に示すように、入力及び出力整合回路２５０、２５２は、金属サブマウント２３０に取り付けられてもよい。ゲート・リード線２２２Ａは、１つ又は複数のボンド・ワイヤ２５４によって入力整合回路２５０に接続されてもよく、入力整合回路２５０は、１つ又は複数の追加のボンド・ワイヤ２５４によってＨＥＭＴデバイス３００のゲート端子１３２に接続されてもよい。同様に、ドレイン・リード線２２４Ａは、１つ又は複数のボンド・ワイヤ２５４によって出力整合回路２５２に接続されてもよく、出力整合回路２５２は、１つ又は複数の追加のボンド・ワイヤ２５４によってＨＥＭＴデバイス３００のドレイン端子１３４に接続されてもよい。誘導素子であるボンド・ワイヤ２５４は、入力及び／又は出力整合回路２５０、２５２の一部を形成してよい。
【0106】
図５Ｂは、プリント回路基板ベースのパッケージ２１０Ｂ内にパッケージングされた図１及び図２Ａ～図２ＣのＨＥＭＴデバイス３００を含む、パッケージングされたＩＩＩ族窒化物ベースのトランジスタ増幅器２００Ｂの概略的な側面図である。パッケージングされたトランジスタ増幅器２００Ｂは、パッケージ２１０Ａのゲート及びドレイン・リード線２２２Ａ、２２４Ａがパッケージ２１０Ｂにおいてプリント回路基板ベースのリード線２２２Ｂ、２２４Ｂと置き換えられている点を除いて、図５Ａのパッケージングされたトランジスタ増幅器２００Ａに非常に類似している。
【0107】
パッケージ２１０Ｂは、サブマウント２３０と、セラミック側壁２４０と、セラミック蓋２４２とを含み、その各々が、上記で論じたパッケージ２１０Ａの類似の番号の要素と実質的に同一であり得る。パッケージ２１０Ｂは、プリント回路基板２２０を更に含む。プリント回路基板２２０における導電トレースは、金属ゲート・リード線２２Ｂ及び金属ドレイン・リード線２２４Ｂを形成する。プリント回路基板２２０は、例えば導電性接着剤を介してサブマウント２３０に取り付けられてもよい。プリント回路基板２３０は中央開口部を含み、ＨＥＭＴデバイス３００はサブマウント２３０上のこの開口部内に取り付けられる。トランジスタ増幅器２００Ｂの他の構成要素は、トランジスタ増幅器２００Ａの類似の番号の構成要素と同じであってもよく、このためその更なる説明は省かれる。
【0108】
図５Ｃは、別のパッケージされたＩＩＩ族窒化物ベースのトランジスタ増幅器２００Ｃの概略側面図である。トランジスタ増幅器２００Ｃは、異なるパッケージ２１０Ｃを含む点でトランジスタ増幅器２００Ａとは異なる。パッケージ２１０Ｃは、金属サブマウント２３０（パッケージ２１０Ａの類似の番号のサブマウント２３０と類似又は同一であり得る）、並びに金属ゲート及びドレイン・リード線２２２Ｃ、２２４Ｃを含む。トランジスタ増幅器２００Ｃは、ＨＥＭＴデバイス３００、リード線２２２Ｃ、２２４Ｃ、及び金属サブマウント２３０を少なくとも部分的に取り囲むプラスチックオーバーモールド２６０も含む。トランジスタ増幅器２００Ｃの他の構成要素は、トランジスタ増幅器２００Ａの類似の番号の構成要素と同じであってもよく、このためその更なる説明は省かれる。
【0109】
第１、第２などの用語は、様々な要素について説明するために本明細書で使用され得るが、これらの要素は、これらの用語によって限定されるべきでないことが理解されよう。これらの用語は、ある要素を別の要素から区別するために使用されるにすぎない。例えば、本発明の範囲から逸脱することなく、第１の要素を第２の要素と呼ぶことができ、同様に、第２の要素を第１の要素と呼ぶことができる。本明細書において用いられるとき、「及び／又は」という用語は、関連する列挙された項目のうちの１つ又は複数の任意の組合せ及び全ての組合せを含む。
【0110】
本明細書において用いられる用語は、特定の実施例を説明する目的のみであり、本発明を限定することを意図していない。本明細書において用いられるとき、単数形「ａ」、「ａｎ」、及び「ｔｈｅ」は、文脈で特に明示的に示されない限り、複数形も含むように意図されている。「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」、「備えている（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）」、及び／又は「含んでいる（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」という用語は、本明細書で使用されるとき、述べられた特徴、整数、ステップ、動作、要素、及び／又は構成要素の存在を指定するが、１つ又は複数の他の特徴、整数、ステップ、動作、要素、構成要素、及び／又はそれらのグループの存在又は追加を排除しないことが更に理解されよう。
【0111】
別段に定義されていない限り、本明細書で使用される全ての用語（技術用語及び科学用語を含む）は、本発明が属する技術分野の当業者によって一般に理解されるものと同じ意味を有する。本明細書で使用される用語は、本明細書及び関連技術の文脈におけるそれらの意味と一致する意味を有すると解釈されるべきであり、本明細書で明示的にそのように定義されない限り、理想化された又は過度に形式的な意味で解釈されないことが更に理解されよう。
【0112】
層、領域、又は基板などの要素が、別の要素の「上に（ｏｎ）」ある、又は「上に（ｏｎｔｏ）」延びると言われるとき、それは、他の要素の直接上にある、若しくは直接上に延びることができるか、又は介在する要素も存在してよいことが理解されよう。対照的に、ある要素が別の要素の「直接上に（ｄｉｒｅｃｔｌｙ ｏｎ）」ある、又は「直接上に（ｄｉｒｅｃｔｌｙ ｏｎｔｏ）」延びると言われるとき、介在する要素は存在しない。ある要素が別の要素に「接続される」又は「結合される」と言われるとき、それは、他の要素に直接接続若しくは結合され得るか、又は介在する要素が存在し得ることも理解されよう。対照的に、ある要素が別の要素に「直接接続される」又は「直接結合される」と言われるとき、介在する要素は存在しない。
【0113】
「下方」又は「上方」又は「上部」又は「下部」又は「水平」又は「横方向」又は「垂直方向」などの相対的な用語は、図に示される、１つの要素、層、又は領域と、別の要素、層、又は領域との関係について説明するために本明細書で使用され得る。これらの用語は、図に示される向きに加えて、デバイスの様々な向きを含むことが意図されることが理解されよう。
【0114】
本発明の実施例は、本発明の理想化された実施例（及び中間構造）の概略図である断面図を参照して本明細書で説明される。図面における層及び領域の厚さは、わかりやすくするために誇張されている場合がある。さらに、例えば、製造技法及び／又は公差の結果として、図の形状からの変形が予想されるべきである。したがって、本発明の実施例は、本明細書に示される領域の特定の形状に限定されるものと解釈されるべきではなく、例えば、製造に起因する形状のばらつきを含むべきである。同様に、寸法の変動は、製造手順における標準偏差に基づいて予想されることが理解されよう。本明細書において用いられるとき、「約」は、公称値の１０％以内の値を含む。
【0115】
全体を通して、同様の番号は、同様の要素を指す。したがって、同じ又は類似の番号は、それらが対応する図面において言及も説明もされていなくても、他の図面を参照して説明され得る。また、参照番号によって示されていない要素は、他の図面を参照して説明され得る。
【0116】
本発明のいくつかの実施例は、層及び／又は領域内の大多数のキャリア濃度を指す、ｎ型又はｐ型などの伝導型を有することを特徴とする半導体層及び／又は領域を参照して説明される。したがって、Ｎ型材料は、負に帯電した電子の大多数の平衡濃度を有するが、Ｐ型材料は、正に帯電した孔の大多数の平衡濃度を有する。一部の材料は、別の層又は領域と比較して相対的に大きい（「＋」）又は小さい（「－」）、多数キャリアの濃度を示すために、（Ｎ＋、Ｎ－、Ｐ＋、Ｐ－、Ｎ＋＋、Ｎ－－、Ｐ＋＋、Ｐ－－などのように）「＋」又は「－」で指定され得る。しかしながら、そのような表記は、層又は領域内に特定の濃度の多数キャリア又は少数キャリアが存在することを意味しない。
【0117】
図面及び本明細書では、本発明の典型的な実施例が開示されており、特定の用語が使用されているが、それらは、一般的且つ説明的な意味でのみ使用されており、限定を目的とするものではなく、本発明の範囲は、次の特許請求の範囲に記載されている。
【図1】
【図2A】
【図2B】
【図2C】
【図3A】
【図3B】
【図3C】
【図4A】
【図4B】
【図4C】
【図4D】
【図4E】
【図4F】
【図4G】
【図4H】
【図4I】
【図4J】
【図4K】
【図4L】
【図4M】
【図4N】
【図4O】
【図4P】
【図4Q】
【図5A】
【図5B】
【図5C】
【手続補正書】
【提出日】2024-01-15
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0051】
ゲート・コンタクト３１０の第１の部分３１０＿１は、バリア層３２６に隣接する下面３１０Ａを含み得る。図２ＡにＬＧとして示されている、ゲート・コンタクト３１０の下面３１０Ａの長さは、５０ｎｍから４００ｎｍの間であってもよい。いくつかの実施例では、ＬＧは、１２０ｎｍから１８０ｎｍの間であってもよい。いくつかの実施例では、ＬＧは、約１５０ｎｍであってもよい。長さＬＧは、ゲート・コンタクト３１０とバリア層３２６との間の境界面の長さを表し得る。長さＬＧは、デバイス３００のスイッチング及び効率に影響を及ぼし得る、相互コンダクタンス及びゲート寄生容量に影響を及ぼす場合がある。ドレイン・コンタクト３０５に最も近いゲート・コンタクト３１０の下面３１０Ａの側部及び／又は端部は、図２Ａに示すように、ドレイン・コンタクト３０５の端部（例えば、最も近い端部）から距離ＬＧＤだけ分離され得る。ゲート・コンタクト３１０の下面３１０Ａとドレイン・コンタクト３０５との間の距離ＬＧＤは、１．７５μｍから２．２５μｍの間であってもよい。いくつかの実施例では、ＬＧＤは、約１．９８μｍであってもよい。ソース・コンタクト３１５に最も近いゲート・コンタクト３１０の下面３１０Ａの側部及び／又は端部は、図２Ａに示すように、ソース・コンタクト３１５の端部（例えば、最も近い端部）から距離ＬＧＳだけ分離され得る。ゲート・コンタクト３１０の下面３１０Ａとソース・コンタクト３１５との間の距離ＬＧＳは、０．５μｍから０．７μｍの間であってもよい。いくつかの実施例では、ＬＧＳは、約０．６μｍであってもよい。距離ＬＧＤ及びＬＧＳは、デバイス３００のオン抵抗値に寄与する場合があり、これは、デバイス効率に影響を及ぼし得る。いくつかの実施例では、ゲート・コンタクト３１０は、ドレイン・コンタクト３０５よりもソース・コンタクト３１５に近くてもよい。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0057】
いくつかの実施例では、ゲート・コンタクト３１０は改質された境界面領域３７５内で自己整合されてもよい。換言すれば、ゲート・コンタクト３１０は、デバイス３００のドレイン側におけるゲート・コンタクト３１０と改質された境界面領域３７５との間のオフセットＯＧが、デバイス３００のソース側におけるゲート・コンタクト３１０と改質された境界面領域３７５との間のオフセットＯＧと実質的に同じとなるように位置決めされてもよい。いくつかの実施例では、ゲート・コンタクト３１０の自己整合によって提供されるＯＧの対称的な間隔は、使用を可能にすることができ、改質された境界面領域３７５とゲート・コンタクト３１０との間の低減された及び／又は最小の隔たりは、改質された境界面状態を有するチャネルのパーセンテージの増大及び／又は最大化を可能にする。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0089】
図４Ｊは、図４ＩのエリアＢの拡大図である。図４Ｊを参照すると、ゲート・コンタクト３１０は、バリア層３２６及び第１の保護層の上面上、及びスペーサ４８５の側面上に形成することができる。スペーサ４８５の存在により、ゲート・コンタクト３１０の底部が第１の保護層４１０からオフセットＯＧだけ横方向にオフセットされ得る。オフセットのＯＧ結果として、第１の保護層４１０の改質された境界面領域３７５は、ゲート・コンタクト３１０の底部／角部からオフセットＯＧだけオフセットされ得る。いくつかの実施例では、オフセットＯＧは、１０ｎｍから４００ｎｍの間であってもよい。本明細書に論じたように、いくつかの実施例では、スペーサ４８５の一部分は、第１の保護層４１０の改質された境界面領域３７５と異なる独自の境界面改質を有してもよい。
【手続補正4】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0103】
サブマウント２３０は、パッケージ２１０Ａの熱管理を支援するように構成された材料を含んでもよい。例えば、サブマウント２３０は銅及び／又はモリブデンを含むことができる。いくつかの実施例では、サブマウント２３０は、複数の層から構成され、ビア／相互接続を含んでもよい。例示的な実施例では、サブマウント２３０は、いずれの主面上にも銅クラッド層を有するコアモリブデン層を含む多層銅／モリブデン／銅金属フランジであってもよい。いくつかの実施例では、サブマウント２３０は、リード・フレーム又は金属スラグの一部である金属ヒートシンクを含んでもよい。側壁２４０及び／又は蓋２４２は、いくつかの実施例において絶縁材料から形成されるか又は絶縁材料を含んでもよい。側壁２４０及び／又は蓋２４２は、いくつかの実施例においてセラミック材料から形成されるか又はセラミック材料を含んでもよい。いくつかの実施例では、側壁２４０及び／又は蓋２４２は、例えば、Ａｌ２Ｏ３から形成されてもよい。蓋２４２は、エポキシ接着剤を使用して側壁２４０に接着されてもよい。側壁２４０は、例えば、ろう付けを介してサブマウント２３０に取り付けられてもよい。ゲート・リード線２２２Ａ及びドレイン・リード線２２４Ａは、側壁２４０を通って延びるように構成されてもよいが、本発明の実施例はそれに限定されない。
【手続補正5】
【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】
高電子移動度トランジスタ（ＨＥＭＴ）を形成する方法であって、基板上に順に積層されたチャネル層及びバリア層を含む半導体構造体を設けることと、
前記バリア層上に第１の絶縁層を形成することと、
前記バリア層上にゲート・コンタクト、ソース・コンタクト及びドレイン・コンタクトを形成することと、
を含み、
第１の絶縁層とバリア層との間の境界面は、前記半導体構造体のドレイン・アクセス領域及び／又はソース・アクセス領域のシート耐性が３００から４００ω／ｓｑの間となるように、前記ドレイン・アクセス領域及び／又は前記ソース・アクセス領域上に改質された境界面領域を含む、方法。
【請求項2】
前記ゲート・コンタクトの底面は、前記改質された境界面領域から１０～４００ｎｍ横方向にオフセットされている、請求項１に記載の方法。
【請求項3】
前記バリア層の上に前記第１の絶縁層を形成することは、物理気相成長（ＰＶＤ）、プラズマ促進化学気相成長（ＰＥＣＶＤ）、原子層堆積（ＡＬＤ）、プラズマ促進原子層堆積（ＰＥＡＬＤ）及び／又は熱分解堆積の使用を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項4】
前記第１の絶縁層を形成する前に、酸性及び／又は塩基性薬浴においてバリア層の上面を湿式エッチングすることを更に含む、請求項１から３までのいずれか一項に記載の方法。
【請求項5】
前記第１の絶縁層を形成する前に、前記バリア層のイオン衝撃を行うこと、前記バリア層のプラズマ窒化を行うこと、前記バリア層のプラズマ酸化を行うこと、前記バリア層のＨ２プラズマ処置を行うこと、及び／又はガス環境において前記バリア層をアニーリングすることを更に含む、請求項１から３までのいずれか一項に記載の方法。
【請求項6】
前記改質された境界面領域と前記ゲート・コンタクトとの間にスペーサを形成することを更に含む、請求項１から３までのいずれか一項に記載の方法。
【請求項7】
前記スペーサを形成することは、前記第１の絶縁層において孔をエッチングすることと、
前記孔の側壁及び前記バリア層上に前記スペーサを形成することと、
を含み、
前記ゲート・コンタクトを形成することは、前記孔内の前記スペーサの側壁上に前記ゲート・コンタクトの少なくとも一部分を形成することを含む、請求項６に記載の方法。
【請求項8】
前記スペーサと前記バリア層との間の境界面は、前記改質された境界面領域と異なる境界面特性を含む、請求項６に記載の方法。
【請求項9】
高電子移動度トランジスタ（ＨＥＭＴ）を形成する方法であって、基板上に順に積層されたチャネル層及びバリア層を含む半導体構造体を設けることと、
前記バリア層上に第１の絶縁層を形成することと、
前記バリア層上にゲート・コンタクトを形成することであって、前記ゲート・コンタクトの少なくとも一部分が前記第１の絶縁層内にあることと、
前記第１の絶縁層と、前記バリア層との間に、前記ゲート・コンタクトの底面から横方向に離間された、改質された境界面領域を設けることと、
を含む、方法。
【請求項10】
前記改質された境界面領域は、前記ゲート・コンタクトの前記底面から横方向に１０～４００ｎｍ離間されている、請求項９に記載の方法。
【請求項11】
前記第１の絶縁層において孔をエッチングすることと、前記孔の側壁及び前記バリア層上にスペーサを形成することと、
を更に含み、
前記ゲート・コンタクトを形成することは、前記孔内の前記スペーサの側壁上に前記ゲート・コンタクトの少なくとも一部分を形成することを含む、請求項９に記載の方法。
【請求項12】
前記スペーサと前記バリア層との間の境界面は、前記改質された境界面領域のトラップ濃度と異なるトラップ濃度を含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項13】
前記改質された境界面領域を設けることは、前記第１の絶縁層を形成する前に、酸性及び／又は塩基性薬浴において前記バリア層の上面の湿式エッチングを行うこと、前記バリア層のイオン衝撃を行うこと、前記バリア層のプラズマ窒化を行うこと、前記バリア層のプラズマ酸化を行うこと、前記バリア層のＨ２プラズマ処置を行うこと、及び／又はガス環境において前記バリア層をアニーリングすることを含む、請求項９から１２までのいずれか一項に記載の方法。
【請求項14】
前記第１の絶縁層の厚みは、８０ｎｍから１２０ｎｍの間である、請求項９から１２までのいずれか一項に記載の方法。
【請求項15】
前記改質された境界面領域の下の前記半導体構造体のドレイン・アクセス領域及び／又はソース・アクセス領域のシート抵抗は、３００から４００Ω／ｓｑの間である、請求項９から１２までのいずれか一項に記載の方法。
【請求項16】
高電子移動度トランジスタ（ＨＥＭＴ）を形成する方法であって、基板上にチャネル層、及び前記チャネル層上にバリア層を含む半導体構造体を設けることと、
前記バリア層上に第１の絶縁層を形成することであって、前記第１の絶縁層は、前記第１の絶縁層と前記バリア層との間の境界面に改質された境界面領域を含むことと、
前記第１の絶縁層における開口部において、前記バリア層上にスペーサを形成することと、
前記第１の絶縁層内の前記開口部において、前記バリア層及び前記スペーサ上にゲート・コンタクトを形成することと、
を含む、方法。
【請求項17】
前記基板を薄くすることを更に含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項18】
前記ゲート・コンタクトの底面角部は、前記改質された境界面領域から前記スペーサによってオフセットされている、請求項１６に記載の方法。
【請求項19】
前記第１の絶縁層の厚みは、８０ｎｍから１２０ｎｍの間である、 請求項１６から１８までのいずれか一項に記載の方法。
【請求項20】
前記バリア層に隣接した前記スペーサの底面の幅は１０～４００ｎｍである、請求項１６から１８までのいずれか一項に記載の方法。
【請求項21】
前記改質された界面領域を含む前記第１の絶縁層を形成することは、酸性及び／又は塩基性薬浴において前記バリア層の上面の湿式エッチングを行うこと、前記バリア層の前記上面の緩衝酸化物エッチング（ＢＯＥ）を行うこと、前記バリア層のイオン衝撃を行うこと、前記バリア層のプラズマ窒化を行うこと、前記バリア層のプラズマ酸化を行うこと、前記バリア層のＨ２プラズマ処置を行うこと、及び／又はガス環境において前記バリア層をアニーリングすることと、
前記バリア層上に保護層を堆積することと、
を含む、請求項１６から１８までのいずれか一項に記載の方法。
【請求項22】
前記スペーサと前記バリア層との間の境界面は、前記改質された境界面領域のトラップ濃度及び／又は表面電位と異なるトラップ濃度及び／又は表面電位を含む、請求項１６から１８までのいずれか一項に記載の方法。
【国際調査報告】