半导体器件的制作方法_2

文档序号:9515812阅读:来源:国知局
电极SE的延伸方向(y方向)延伸。
[0085]另外,本图所示的示例中,凹部DRE中,在俯视下与漏极电极DE重合的部分在第1方向(y方向)上的长度为漏极电极DE在第1方向(y方向)上的长度的75%及以上且在100%以内。同样地,凹部SRE中,在俯视下与源极电极SE重合的部分在第1方向(y方向)上的长度为源极电极SE在第1方向(y方向)上的长度的75%及以上且在100%以内。但凹部DRE及凹部SRE的上述长度并不仅限于上述示例。
[0086]而且,在俯视下,凹部DRE经由漏极电极DE被相邻的栅极电极GE夹住。同样地,在俯视下,凹部SRE经由源极电极SE被相邻的栅极电极GE夹住。各栅极电极GE从栅极布线GL起在第1方向(y方向)上延伸。
[0087]在俯视下,栅极布线GL比漏极电极DE更靠近源极垫SP。此时,栅极布线GL在第2方向(X方向)上延伸。而且,在本图所示的示例中,栅极布线GL的一端与一个栅极垫GP连接,另一端与其他栅极垫GP连接。而且,栅极布线GL上以梳状形成有多个栅极电极GE。此时,栅极电极GE与栅极布线GL —体形成。
[0088]本图所示的示例中,凹部DRE在第2方向(x方向)上的宽度比漏极电极DE在第2方向(X方向)上的宽度小。同样地,凹部SRE在第2方向(X方向)上的宽度比源极电极SE在第2方向(X方向)上的宽度小。此时,如后文所述,漏极电极DE在形成有凹部REC的区域中被填埋在凹部REC中,且在没形成有凹部REC的区域中位于层间绝缘膜ILD(图2及图3)上。同样地,源极电极SE在形成有凹部REC的区域中被填埋在凹部REC中,且在没形成有凹部REC的区域中位于层间绝缘膜ILD(图2及图3)之上。
[0089]另外,凹部DRE在第2方向(x方向)上的宽度也可等于漏极电极DE在第2方向(X方向)上的宽度。此时,在第2方向(X方向)上,整个漏极电极DE都埋在凹部DRE中。同样地,凹部SRE在第2方向(X方向)上的宽度也可等于源极电极SE在第2方向(X方向)上的宽度。此时,在第2方向(X方向)上,整个源极电极SE都埋在凹部SRE中。
[0090]图4所示的是将图1的虚线α所围住的区域进行扩大后的示意图。如图4所示,从第1方向(y方向)上看,凹部DRE中面向漏极垫DP的侧面(侧面RDS)嵌入漏极垫DP中。此时,漏极垫DP的一部分埋在凹部DRE中。
[0091]从第1方向(y方向)上看,凹部DRE中嵌入漏极垫DP的部分的长度例如可设为300nm。此时,可确保凹部DRE确实嵌入漏极垫DP中。具体地说就是,对凹部DRE及漏极垫DP进行设计时,即使使凹部DRE的一部分嵌入漏极垫DP中,如因光刻的误差等有可能造成凹部DRE的位置偏离所设计的位置。在上述情况下,在实际制造时的布局中,只要凹部DRE满足了上述示例中的条件时,便可确保凹部DRE确实嵌入漏极垫DP中。
[0092]图5所示的是将图1的虚线β所围住的区域进行扩大后的示意图。如图5所示,从第1方向(y方向)上看,凹部SRE中面向源极垫SP的侧面(侧面RSS)嵌入源极垫SP中。此时,源极垫SP的一部分埋在凹部SRE中。另外,从第1方向(y方向)上看,凹部SRE中嵌入源极垫SP的部分的长度例如也可设为与上述凹部DRE的示例一样。
[0093]而且,本图所示的示例中,在第1方向(y方向)上按顺序排列有栅极布线GL、侧面SSF(源极垫SP中形成有源极电极SE的侧面)、及源极电极SE。因此,从第1方向(y方向)上看,可使凹部SRE嵌入源极垫SP中。如后文所述,凹部SRE形成于层间绝缘膜ILD中(图2及图3)。另一方面,栅极布线GL填埋在层间绝缘膜ILD中(图3)。因此,在在俯视下与栅极布线GL重合的区域上不可形成凹部SRE。因此,本图所示的示例中,从第1方向(y方向)上看栅极布线GL嵌入源极垫SP中。此时,如上所述,从第1方向(y方向)上看,可使凹部SRE嵌入源极垫SP中。
[0094]下面通过图2及图3来说明半导体器件SD的截面结构。半导体衬底SMS例如为硅衬底、SOI (Silicon On Insulator,绝缘体上硅)衬底、GaN衬底、或SiC衬底等。但半导体衬底SMS并不仅限于此。如也可用蓝宝石衬底(Sapphire Substrates)来代替半导体衬底 SMSo
[0095]氮化物半导体层NSL中,第1氮化物半导体层NSL1及第2氮化物半导体层NSL2形成异质结。因此,第1氮化物半导体层NSL1在第2氮化物半导体层NSL2侧形成二维电子气(2DEG:2 — Dimens1nal Electron Gas)。第1氮化物半导体层NSL1及第2氮化物半导体层NSL2通过外延生长法形成,如分别为GaN层(第1氮化物半导体层NSL1)及AlGaN层(第2氮化物半导体层NSL2)。但第1氮化物半导体层NSL1及第2氮化物半导体层NSL2的材料并不仅限于此。
[0096]本图所示的示例中,半导体衬底SMS和氮化物半导体层NSL (第1氮化物半导体层NSL1)之间形成有缓冲层BUF。所述缓冲层BUF如为AlN/AlGaN的超晶格(Super Lattice)结构。因存在缓冲层BUF,所以可抑制在半导体衬底SMS上出现裂痕(如因半导体衬底SMS和第1氮化物半导体层NSL1的晶格常数(lattice constant)之差而引起的裂痕)。
[0097]如图2所示,保护绝缘层PIL上形成有凹部GRE。图2所示的示例中,凹部GRE的下端抵达氮化物半导体层NSL (第2氮化物半导体层NSL2)的上表面。且沿着凹部GRE的底面及侧面形成有栅极绝缘膜GI (如氧化硅膜(Si02)、氧化铝膜(A1203)、或氧化铪膜(Hf02))。而且栅极绝缘膜GI上形成有栅极电极GE。因此,凹部GRE中埋有栅极电极GE。而且栅极电极GE还被层间绝缘膜ILD覆盖。另外,栅极电极GE如由多晶硅或金属(如铝)形成。
[0098]另外,本图所示的示例中,凹部GRE的外围也形成有栅极绝缘膜GI及栅极电极GE。此时,在形成有凹部GRE的区域中,栅极绝缘膜GI及栅极电极GE填埋在凹部GRE中。相反地,在没形成有凹部GRE的区域中,栅极绝缘膜GI及栅极电极GE位于保护绝缘层PIL之上。
[0099]层间绝缘膜ILD上形成有凹部REC(凹部DRE及凹部SRE)。本图所示的示例中,凹部REC的下端抵达氮化物半导体层NSL(第2氮化物半导体层NSL2)的上表面。且沿着凹部DRE的底面及侧面形成有阻障金属膜BM(阻障金属膜DBM)。同样地,沿着凹部SRE的底面及侧面形成有阻障金属膜BM(阻障金属膜SBM)。另外,阻障金属膜DBM上形成有漏极电极DE。因此,凹部DRE中埋有漏极电极DE。同样地,阻障金属膜SBM上形成有源极电极SEo因此,凹部SRE中埋有源极电极SE。
[0100]另外,本图所示的示例中,在凹部REC的外围形成有阻障金属膜BM及漏极电极DE (源极电极SE)。此时,在形成有凹部REC的区域中,阻障金属膜BM及漏极电极DE (源极电极SE)填埋在凹部REC中。相反地,在没形成有凹部REC的区域中,阻障金属膜BM及漏极电极DE (源极电极SE)位于层间绝缘膜ILD之上。
[0101]本图所示的示例中,阻障金属膜BM为由钛(Ti)构成的单层膜,且漏极电极DE及源极电极SE由含铜的铝合金(AlCu)形成。此时,本图所示的示例中,阻障金属膜BM和漏极电极DE (源极电极SE)之间,没形成有抑制钛和铝的反应的膜(阻挡膜)。换言之便是,阻障金属膜BM直接与漏极电极DE (源极电极SE)连接。阻挡膜如为由氮化钛(TiN)构成的膜。详细内容在后文有述。本图所示的示例中,即使不设有阻挡膜,也可抑制阻障金属膜BM中的钛(Ti)和漏极电极DE(源极电极SE)中的铝(A1)发生反应。
[0102]而且,如果阻挡膜为由氮化钛(TiN)构成的膜时,则无须为了形成漏极电极DE(源极电极SE)和氮化物半导体层NSL的欧姆节(Ohmic Junct1n)而进行的高温的热工序。具体地说就是,漏极电极DE(源极电极SE)和氮化物半导体层NSL必须通过欧姆节而相互电连接。此时,如果由氮化钛(TiN)构成的膜位于阻障金属膜BM和漏极电极DE (源极电极SE)之间时,就需要进行高温的热工序。与此相反,本图所示的示例中无需此类热工序。
[0103]但阻障金属膜BM如也可为氮化钛/钛(TiN/Ti)的积层膜。此时如果实施上述的热工序,便可通过欧姆节将漏极电极DE (源极电极SE)和氮化物半导体层NSL进行电连接。而且,如果阻障金属膜BM中含有钛(Ti),便不受上述示例所限定。
[0104]而且,漏极电极DE (源极电极SE)的材料也不受上述示例(即为AlCu)所限。漏极电极DE(源极电极SE)由具有铝(A1)的膜形成。如漏极电极DE(源极电极SE)为由铝(A1)形成的单层膜。其他示例中,漏极电极DE (源极电极SE)为含有硅(Si)及铜(Cu)的铝合金(AlSiCu)。
[0105]如图3所示,保护绝缘层PIL上设有栅极布线GL,且栅极布线GL被层间绝缘膜ILD覆盖。而且,源极垫SP经由层间绝缘膜ILD位于栅极布线GL的上方。
[0106]如本图所示,源极垫SP及源极电极SE —体形成。而且阻障金属膜BM沿着凹部SRE的底面及侧面、以及源极垫SP的底面形成。另外,如上所述,从在第1方向(y方向)上看,凹部SRE的侧面RSS嵌入源极垫SP中。因此,在第1方向(y方向)上按顺序形成有侧面RSS、侧面SSF(源极垫SP中形成有源极电极SE的侧面)、以及源极电极SE。
[0107]本图所示的示例中,在厚度方向上按顺序排列的氮化物半导体层NSL、阻障金属膜BM、及源极垫SP的层积结构位于第1方向(y方向)上的侧面RSS和侧面SSF之间。换言之便是,第1方向(y方向)上的侧面RSS和侧面SSF之间,在厚度方向(z方向)上没形成有层间绝缘膜ILD和阻障金属膜BM(阻障金属膜SBM)的界面。此时,便可提高源极电极SE的电迀移耐力,详细内容如后文所述。
[0108]图6至图12所示的是图1至图3中的半导体器件SD的制造方法的截面图,与图2 对应。首先如图 6 所不,如通过 MOCVD (Metal Organic Chemical Vapor Deposit1n,金属有机物化学气相沉淀技术)法在半导体衬底SMS上形成缓冲层BUF。接着如通过外延生长法在缓冲层BUF上形成氮化物半导体层NSL (第1氮化物半导体层NSL1及第2氮化物半导体层NSL2)。接着在氮化物半导体层NSL上形成保护绝缘层PIL。
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