专利名称：半导体装置以及半导体装置的制造方法
技术领域：
本说明书所记载的技术涉及一种半导体装置，其具有相对于氮化物半导体层被欧姆接触的电极。
背景技术：
如日本特许公开公报2008-235405号(以下，称为专利文献I)所公开的内容所示，相对于GaN层欧姆接触的电极的材料，通常使用Ti。通常，在形成该电极时，在GaN层上形成Ti层，之后对半导体基板实施热处理。当半导体基板被实施热处理时，在Ti层和GaN层的边界部上将形成TIN层。TiN层相对于GaN层而表现出良好的欧姆特性。由此，Ti层成为相对于GaN层的欧姆电扱。
发明内容
发明所要解决的课题在上述的电极形成方法中，在Ti层和GaN层的边界部上以岛状而形成有TiN层。即，未在Ti层和GaN层的边界部整体上形成TiN层，而是在其边界部上局部地形成TiN层。其原因在于，在实施热处理时，在Ti层和GaN层的边界部上TiN会产生偏析。如此，在上述的电极形成方法中，由于在Ti层和GaN层的边界部上以岛状而形成了 TiN层，因此Ti层和GaN层之间的接触电阻増大。本说明书提供一种半导体装置及其制造方法，该半导体装置具有相对于氮化物半导体的接触电阻较低的电极。用于解决课题的方法本说明书所公开的半导体装置的制造方法具有含碳层形成エ序和含钛层形成エ序。在含碳层形成エ序中，在氮化物半导体层上形成含有碳的含碳层。在含钛层形成エ序中，在含碳层上形成含有钛的含钛层形成エ序。当在含碳层上形成含钛层时，通过氮化物半导体层中的N、含碳层中的C以及含钛层中的Ti，从而形成了作为TiN和TiC的无限固溶体的Ti (C，N)。Ti(C，N)相对于氮化物半导体层而表现出良好的欧姆特性。此外，由于Ti (C，N)为无限固溶体，因此不易产生偏祈。因此，含钛层在较大的范围内与氮化物半导体层欧姆接触。因此，含钛层与氮化物半导体层之间的接触电阻与现有的电极相比而降低。根据该制造方法，能够获得如下的半导体装置，其具有与现有的电极相比，相对于氮化物半导体层的接触电阻较低的电极(即，含钛层)。上述的制造方法中，也可以采用如下方式，S卩，在含钛层形成エ序之后，还具有对半导体基板进行加热的退火エ序。当在含钛层形成エ序之后实施退火エ序时，氮化物半导体层和含钛层之间的接触电阻将进ー步降低。可以认为其原因在于，通过退火エ序，从而促进了由氮化物半导体层中的N、含碳层中的C、以及含钛层中的Ti生成无限固溶体Ti (C，N)的反应。此外，本说明书提供ー种具有相对于氮化物半导体层的接触电阻较低的电极的半导体装置。该半导体装置具有氮化物半导体层、无限固溶体层、以及含钛层。无限固溶体层被形成在氮化物半导体层上，并由碳化钛和氮化钛的无限固溶体构成。含钛层被形成在无限固溶体层上，并含有钛。由于在该半导体装置中，含钛层经由无限固溶体层而与氮化物半导体层连接，因此含钛层和氮化物半导体层之间的接触电阻较低。含钛层成为相对于氮化物半导体层的良好的欧姆电极。
图I为表示实施例I的半导体装置的制造方法中形成电极的エ序的流程图。图2为在C层12形成之后的η型GaN层10的表面附近的剖视图。图3为在Ti层14形成之后的η型GaN层10的表面附近的剖视图。图4为表示通过现有的方法而形成的电极的、电流-电压特性的图表。图5为表示通过实施例I以及实施例2的方法而形成的电极的、电流-电压特性的图表。
具体实施例方式(实施例)下面对实施例所涉及的半导体装置的制造方法进行说明。另外，由于本制造方法中，在形成电极的エ序中具有特征，因此关于其他エ序(在半导体基板内形成各种区域的エ序)，省略对其说明。(实施例I)在实施例I的制造方法中，按照图I的流程图，在半导体基板的表面上形成电极。在本实施例中，在半导体基板中的、η型的GaN层的表面上形成电极。在步骤S2中，对半导体基板的表面进行溅射清洗。在步骤S4中，如图2所示，通过阴极真空喷镀而在η型的GaN层10的表面上形成由碳构成的C层12。在步骤S6中，通过阴极真空喷镀而在C层12的表面上形成由钛构成的Ti层14。当在步骤S6中形成Ti层14时，如图3所示，在Ti层14和GaN层10之间形成有作为TiC和TiN的无限固溶体的、Ti (C，N)的层16。可以认为其原因在干，Ti层14中的Ti、C层12中的C、以及GaN层10中的N通过Ti层14的阴极真空喷镀时所产生的热量而发生反应。在步骤S6中形成的Ti层14成为半导体装置的电极。另外，在步骤S4、S6中，在应该形成电极的范围内选择性地形成C层12以及Ti层14。C层12以及Ti层14能够通过现有的公知技术而选择性地形成。此外，在步骤S6中，形成与在步骤S4中形成的C层12相比更厚的Ti层14。如果形成Ti层14，则能够在Ti层14和GaN层10之间得到接触电阻较低的欧姆接触。可以认为其理由如下。η型的GaN的功函数为约3. leV。TiC的功函数为约3. 5eV。TiN的功函数为约3. 75eV。即，TiC以及TiN均具有高于η型的GaN的功函数。因此，TiC以及TiN相对于η型的GaN具有欧姆特性。因此，作为TiC和TiN的无限固溶体的Ti (C，N)，相对于η型的GaN也具有欧姆特性。此外，由于Ti(C，N)为无限固溶体，因此不易产生偏析。因此，在步骤S6中，Ti (C，N)层16均匀地形成在Ti层14和GaN层10的边界部整体上。因此，在步骤S6中形成的Ti层14以遍布与GaN层10的边界部整体的方式而与GaN层10欧姆接触。因此，与相对于GaN层以岛状而欧姆接触的现有的电极相比，Ti层14相对于GaN层的接触电阻更低。图4图示了在通过现有的方法(即，直接在η型GaN层上形成Ti层，之后，对半导体基板进行退火的方法)而形成了 Ti层的情况下的、Ti层和η型GaN层之间的电流-电压特性。此外，图5中的图表Al图示了通过实施例I的制造方法而形成的、Ti层14和η型GaN层10之间的电流-电压特性。通过对图4以及图5进行比较可以明确看出，通过实施例I的制造方法而形成的Ti层14，与通过现有技术而形成的Ti层相比，接触电阻更低。因此，通过实施例I的制造方法而形成的Ti层14成为良好的欧姆电扱。(实施例2)接下来，对实施例2的半导体装置的制造方法进行说明。在实施例2的制造方法中，与实施例I的制造方法同样地，实施步骤S2至S6。并且，在实施例2的制造方法中，在步骤S6之后，对半导体基板进行退火处理。在退火处理中，将半导体基板在大约873Κ的温度中保持大约300秒。图5中的图表Α2图示了通过实施例2的制造方法而形成的Ti层14和η型GaN层10之间的电流-电压特性。如图5所示，通过对半导体基板进行退火处理，从而进ー步降低Ti层14相对于GaN层10的接触电阻。根据实施例2的制造方法，能够制造出具有接触电阻更低的电极的半导体装置。如以上的说明所述，根据实施例I以及实施例2的制造方法，能够制造出如下的半导体装置，其具有与现有技术相比相对于η型GaN层10的接触电阻更低的电极(即，Ti层14)。此外，根据实施例I的制造方法，即使在Ti层14形成之后不对半导体基板进行退火，Ti层14和GaN层10也被欧姆接触。因此，与现有技术相比，能够以更高的制造效率来制造半导体装置。此外，根据实施例2的制造方法，能够制造出与实施例I相比具有接触电阻更低的电极的半导体装置。此外，在上述的实施例I以及实施例2中，在步骤S6中，使Ti层14形成为厚于C层12。通过使Ti层14形成为厚于C层12，从而能够使C层12的整体发生反应，进而在GaN层10和Ti层14之间的整体上形成Ti (C，N)层16。S卩，防止了在GaN层10和Ti层14之间残存C层12的情況。由此，能够进一歩降低Ti层14的接触电阻。另外，虽然在上述的实施例I以及实施例2中，通过阴极真空喷镀而形成了 C层12，但也可以通过蒸镀等而形成C层12。此外，虽然在实施例I以及实施例2中，通过阴极真空喷镀而形成了 Ti层14，但还可以通过蒸镀等而形成Ti层14。在实施例I以及实施例2中，在通过蒸镀而形成Ti层14的情况下，也能够得到较低的接触电阻。此外，虽然在上述的实施例I以及实施例2中，Ti层14露出于最外层的表面,但也可以在Ti层14上形成其他的金属层(例如，Al、Ni以及Au等)，从而使电极成为多层结 构。此外，实施例I以及实施例2的制造方法能够被应用于各种半导体装置的制造中。例如，能够被应用于LED、或GaN类功率器件(ニ极管、晶体管等)的制造中。
权利要求
1.一种半导体装置的制造方法，具有 含碳层形成工序，在氮化物半导体层上形成含有碳的含碳层； 含钛层形成工序，在含碳层上形成含有钛的含钛层。
2.如权利要求I所述的制造方法，其中， 在含钛层形成工序之后，还具有对半导体基板进行加热的退火工序。
3.一种半导体装置，具有 氮化物半导体层； 无限固溶体层，其被形成在氮化物半导体层上，并由碳化钛和氮化钛的无限固溶体构成； 含钛层，其被形成在无限固溶体层上，并含有钛。
全文摘要
本发明提供一种半导体装置的制造方法，该半导体装置具有相对于氮化物半导体的接触电阻较低的电极。该制造方法具有含碳层形成工序，在氮化物半导体层上形成含有碳的含碳层；含钛层形成工序，在含碳层上形成含有钛的含钛层。在含钛层和氮化物半导体层之间形成TiN和TiC的无限固溶体Ti(C，N)的层。由此，含钛层在其边界部整体上相对于氮化物半导体层被欧姆接触。
文档编号H01L33/40GK102668040SQ201080042659
公开日2012年9月12日 申请日期2010年9月2日 优先权日2009年10月1日
发明者前田将克, 川桥宪, 杉本雅裕, 関章宪, 高桥康夫 申请人:丰田自动车株式会社