專利名稱：形成包括交替的金屬和硅層的接觸結(jié)構(gòu)的方法及相關(guān)器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電子器件，且更具體來說，涉及半導(dǎo)體接觸結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)諸如硅(Si)和砷化鎵(GaAs)的材料廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體器件中以用于較低功率和(在Si的情況下)較低頻應(yīng)用。然而，這些較為熟悉的半導(dǎo)體材料因為其相對小的帶隙(例如，在室溫下，對于Si來說為I. 12eV且對于GaAs來說為I. 42)和/或相對小的擊穿電壓，而可能不非常適合于較高功率和/或高頻應(yīng)用。鑒于Si和GaAs所呈現(xiàn)出的困難，對高功率、高溫度和/或高頻應(yīng)用和器件的興趣已轉(zhuǎn)向?qū)拵栋雽?dǎo)體材料，如碳化硅(在室溫下，對于阿爾法型SiC來說，為2. 996 eV)和第 三族氮化物(例如，在室溫下，對于GaN來說，為3. 36eV)。這些材料與砷化鎵和硅相比通常具有較高的電場擊穿強度和較高的電子飽和速度。對高功率和/或高頻應(yīng)用特別感興趣的器件為高電子遷移率晶體管(HEMT)，在某些情況下其也被稱為調(diào)制摻雜場效應(yīng)晶體管(MODFET)。因為在具有不同帶隙能量的兩種半導(dǎo)體材料的異質(zhì)結(jié)處形成二維電子氣(2DEG)，并且其中較小的帶隙材料具有較高電子親和力，所以這些器件可以在許多情況下提供操作優(yōu)勢。2DEG是無摻雜的(“無意摻雜的”)較小帶隙材料中的累積層，并且可能含有超過例如IO13載流子/cm2的非常高的片狀(sheet)電子濃度。此外，來自較寬帶隙的半導(dǎo)體的電子轉(zhuǎn)移到2DEG，從而允許歸因于減少的電離的雜質(zhì)散射而產(chǎn)生的高電子遷移率。高載流子濃度與高載流子遷移率的這種組合可以給予HEMT非常大的跨導(dǎo)，并且可以為高頻應(yīng)用提供勝過金屬半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(MESFET)的強大的性能優(yōu)勢。以氮化鎵/氮化鋁鎵(GaN/AlGaN)材料系統(tǒng)制造的高電子遷移率晶體管由于材料特性的組合而具有產(chǎn)生大量RF功率的潛力，所述材料特性包括上述的高擊穿場、其寬帶隙、大導(dǎo)電帶偏移和/或高度飽和的電子漂移速度。2DEG中的電子的主要部分是歸因于AlGaN中的極化。已經(jīng)論證了 GaN/AlGaN系統(tǒng)中的HEMT。美國專利No. 5，192，987和5，296，395描述AlGaN/GaN HEMT結(jié)構(gòu)和制造方法，所述美國專利的公開內(nèi)容以引用的方式并入本文。Sh印pard等人的美國專利No. 6，316，793描述具有半絕緣性碳化硅襯底、在所述襯底上的氮化鋁緩沖層、在所述緩沖層上的絕緣性氮化鎵層、在所述氮化鎵層上的氮化鋁鎵阻擋層和在氮化鋁鎵有源結(jié)構(gòu)上的鈍化層的HEMT器件，所述美國專利是共同轉(zhuǎn)讓的并且以引用的方式并入本文。在HEMT和其它半導(dǎo)體器件中，可能需要相對低電阻的歐姆接觸，例如以容納相對高的電流操作、以減少熱等的產(chǎn)生等等。HEMT器件中使用的常規(guī)源極/漏極接觸例如可能經(jīng)受歸因于在后續(xù)制造操作期間的化學(xué)侵蝕和/或在使用期間的粘合問題而產(chǎn)生的降級。因此，本領(lǐng)域中持續(xù)存在對于改進歐姆接觸結(jié)構(gòu)以及HEMT和其它半導(dǎo)體器件的制造方法的需要。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，一種形成半導(dǎo)體器件的方法可以包括提供半導(dǎo)體層和在半導(dǎo)體層上提供第一金屬的第一層?？梢栽诘谝唤饘俚牡谝粚由咸峁┑诙印Ｋ龅诙涌梢园ㄍ迣雍偷诙饘賹?，并且其中第一金屬與第二金屬不同。例如，第一金屬可以為鈦，而第二金屬可以為鎳。此外，娃層可以處于第二金屬層與第一金屬的第一層之間。提供硅層可以包括提供至少兩個硅層，并且提供第一金屬層可以包括提供分離所述至少兩個硅層的至少一個鎳層。包括硅層和第二金屬層的第二層可以被退火以形成包括第二金屬的硅化物層同時將第一金屬的第一層的至少一部分維持在所述硅化物層與所述半導(dǎo)體層之間。此外，第一金屬可以為鈦，第二金屬可以為鎳，并且退火硅層和包含鎳的第二金屬層可以包括在不超過約500攝氏度的溫度下進行退火。通過維持低于約500攝氏度的退火溫度，可以減少硅化鈦的形成，借此將鈦層維持在硅化鎳與半導(dǎo)體層之間。提供第二層可以包括提供多個交替的硅層和第二金屬層，并且所有第二金屬層可以通過硅層中的至少一個硅層與第一金屬的第一層分離。因此，可以減少第一金屬與第二 金屬的混合?？梢栽诎ü鑼雍偷诙饘賹拥牡诙由咸峁┙饘偕w層，并且所述金屬蓋層和所述第二金屬包含不同的材料。此外，第一金屬可以為鈦，第二金屬可以為鎳，而金屬蓋層可以為鉬、鈀和/或金中的至少一種。此外，提供半導(dǎo)體層可以包括提供第三族氮化物異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)(其提供2維電子氣)和提供摻雜區(qū)域，所述摻雜區(qū)域提供第一金屬層與所述2維電子氣之間的電氣f禹合。根據(jù)本發(fā)明的其它實施例，一種形成半導(dǎo)體器件的方法可以包括提供第三族氮化物半導(dǎo)體層和在所述第三族氮化物半導(dǎo)體層上提供第一金屬層?？梢栽谒龅谝唤饘賹由咸峁┕杌飳?，并且所述硅化物層可以包括第二金屬，其中第一金屬與第二金屬不同。例如，第一金屬可以為鈦而第二金屬可以為鎳?？梢栽谒龉杌飳由咸峁┑谌饘賹樱⑶宜龅谌饘倏梢耘c第一金屬和第二金屬不同。例如，第一金屬可以為鈦，第二金屬可以為鎳，而第三金屬可以為鉬、鈀和/或金中的至少一種。此外，提供第三族半導(dǎo)體氮化物層可以包括提供第三族氮化物異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)(其提供2維電子氣)和提供摻雜區(qū)域，所述摻雜區(qū)域提供第一金屬層與所述2維電子氣體、之間的電氣耦合。所述摻雜區(qū)域可以包括摻雜的源極/漏極區(qū)域，并且可以在半導(dǎo)體層上臨近第一金屬層形成柵極電極。根據(jù)本發(fā)明的其它實施例，半導(dǎo)體器件可以包括半導(dǎo)體層和在所述半導(dǎo)體層上的第一金屬的第一層。此外，第二層可以在第一金屬的第一層上。第二層可以包括娃層和第二金屬層，并且第一金屬與第二金屬可以不同。例如，第一金屬可以為鈦而第二金屬可以為鎳。此外，娃層可以處于第二金屬層與第一金屬的第一層之間。第二層可以包括至少兩個硅層和分離所述至少兩個硅層的至少一個鎳層。此外，所有的第二金屬層可以通過硅層中的至少一個硅層與第一金屬層分離。此外，第二層中的硅的原子重量百分比可以在約45%到約55%的范圍內(nèi)。金屬蓋層可以處于第二層上，其中所述金屬蓋層的金屬與第一金屬和第二金屬不同。例如，第一金屬可以為鈦，第二金屬可以為鎳，而金屬蓋層可以為鉬、鈀和/或金中的至少一種。此外，半導(dǎo)體層可以包括第三族氮化物異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)(其提供2維電子氣)和摻雜區(qū)域，所述摻雜區(qū)域提供第一金屬層與所述2維電子氣之間的電氣耦合。
根據(jù)本發(fā)明的其它實施例，半導(dǎo)體器件可以包括第三族氮化物半導(dǎo)體層和在所述第三族氮化物半導(dǎo)體層上的第一金屬層。硅化物層可以處于所述第一金屬層上，并且所述娃化物層可以包括第二金屬，其中第一金屬與第二金屬不同。例如，第一金屬可以為鈦而第二金屬可以為鎳。此外，第三金屬層可以處于娃化物層上，其中第三金屬與第一金屬和第二金屬不同。例如，第一金屬可以為鈦，第二金屬可以為鎳，而第三金屬可以為鉬、鈀和/或金中的至少一種。第三族氮化物半導(dǎo)體層可以包括第三族氮化物異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)(其提供2維電子氣)和摻雜區(qū)域，所述摻雜區(qū)域提供第一金屬層與所述2維電子氣之間的電氣耦合。此外，硅化物層中的硅的原子重量百分比可以在約45%到約55%的范圍內(nèi)。



附圖被包括以提供對本發(fā)明的進一步理解，并且被并入本申請中并構(gòu)成本申請的一部分，所述附圖示出本發(fā)明的某個或某些實施例。在附圖中
圖I至圖4為示出根據(jù)本發(fā)明的一些實施例的形成歐姆接觸結(jié)構(gòu)的操作的截面圖。圖5為如圖I和圖2所示的襯底上的歐姆接觸結(jié)構(gòu)的被大大放大的截面圖。圖6為示出歐姆接觸結(jié)構(gòu)的薄層電阻的圖。
具體實施例方式下文中將參照附圖來更完整地描述本發(fā)明的實施例，在附圖中示出本發(fā)明的實施例。然而，本發(fā)明可以用許多不同形式來實施，并且不應(yīng)解釋為限于本文闡述的實施例。相反，提供這些實施例以使得本公開內(nèi)容更加全面和完整，并且將向本領(lǐng)域技術(shù)人員完全傳達本發(fā)明的范圍。全文中相同數(shù)字指代相同元件。將理解，雖然本文中使用術(shù)語第一、第二等來描述各種元件，但是這些元件不應(yīng)受到這些術(shù)語限制。這些術(shù)語僅用以將元件彼此區(qū)分。例如，在不脫離本發(fā)明范圍的情況下，第一元件可以被稱為第二元件，并且類似地，第二元件可以被稱為第一元件。如本文所使用的那樣，術(shù)語“和/或”包括相關(guān)的列出的項中一個或多個項的任意和所有組合。本文使用的術(shù)語是僅用于描述具體實施例的目的，并不旨在于限制本發(fā)明。如本文所使用，除非上下文另有清楚指示，否則單數(shù)形式“一”和“該”旨在于也包括復(fù)數(shù)形式。將進一步理解，術(shù)語“包含”和/或“包括”在用于本文中時，指定所陳述的特征、整數(shù)、步驟、操作、元件和/或組件的存在，但并不排除一個或多個其它特征、整數(shù)、步驟、操作、元件、組件和/或其群組的存在或添加。除非另有定義，否則本文使用的所有術(shù)語(包括技術(shù)術(shù)語和科學(xué)術(shù)語)具有與本發(fā)明所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員之一通常理解的意思相同的意思。將進一步理解，本文使用的術(shù)語應(yīng)解釋為具有與其在本說明書的上下文和相關(guān)領(lǐng)域中的意思一致的意思，并且將不理想化或過于正式意義地解釋所述術(shù)語，除非本文如此明確定義。將理解，當(dāng)將諸如層、區(qū)域或襯底的元件稱為處于另一個元件“上”或延伸到另一個元件“上”時，其可以直接處于另一個元件“上”或延伸到另一個元件“上”，或者也可以存在居間元件。相比之下，當(dāng)將元件稱為“直接”處于另一個元件“上”或“直接”延伸到另一元件“上”時，不存在居間元件。還將理解，當(dāng)將元件稱為“連接”或“耦接”到另一個元件時，其可以直接連接或耦接到另一個元件，或者可以存在居間元件。相比之下，當(dāng)將元件稱為“直接連接”或“直接耦接”到另一個元件時，不存在居間元件。本文可以使用如“在...之下”、“在...之上”、“在...上面”、“在...下面”、“水平”、“橫向”、“垂直”、“在...下方”、“在...上方”、“在...上”等的相對術(shù)語來描述如圖
中所示的一個元件、層或區(qū)域與另一個元件、層或區(qū)域的關(guān)系。將理解，這些術(shù)語旨在于涵蓋除圖中所描繪的定向之外的不同的器件定向。本文參照截面圖示來描述本發(fā)明的實施例，所述截面圖示為本發(fā)明的理想化實施例(和中間結(jié)構(gòu))的示意性圖示。為了清晰起見，可以放大圖中的層和區(qū)域的厚度。此外，預(yù)期由例如制造技術(shù)和/或公差導(dǎo)致的圖示的形狀的變化。因此，本發(fā)明的實施例不應(yīng)解釋為限于本文示出的區(qū)域的具體形狀，而要包括由例如制造導(dǎo)致的形狀的偏差。例如，示為矩形的注入?yún)^(qū)域通常將具有圓形或弧形特征，和/或在其邊緣處具有注入濃度的梯度而不是從注入?yún)^(qū)域離散地變?yōu)榉亲⑷雲(yún)^(qū)域。同樣，由注入形成的隱埋區(qū)域可能導(dǎo)致在隱埋區(qū)域與 注入穿過其發(fā)生的表面之間的區(qū)域中的一些注入。因此，圖中所示的區(qū)域本質(zhì)上為示意性的，并且其形狀并不旨在于示出器件的區(qū)域的實際形狀，并且不旨在于限制本發(fā)明的范圍。參照特征化為具有如η型或P型的導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體層和/或區(qū)域來描述本發(fā)明的一些實施例，所述導(dǎo)電類型是指層和/或區(qū)域中的大多數(shù)載流子濃度。因此，N型材料具有負電荷電子的大多數(shù)平衡濃度，而P型材料具有正電荷空穴的大多數(shù)平衡濃度。一些材料可能被標(biāo)有“+”或“I’(如在N+、N' P+、P' N++、『、P++、Ρ__等之中)，以指示與另一層或區(qū)域相比大多數(shù)載流子的相對較大(“ + ”)或較小的濃度。本文論述的碳化硅(SiC)襯底/層可以為4Η多型碳化硅襯底/層。然而，可以使用其它碳化硅候選多型，如3C、6H和15R多型。合適的SiC襯底可從本發(fā)明的受讓人Durham，N. C.的Cree Research, Inc.獲得，并且在科學(xué)文獻以及若干共同受讓的美國專利中闡述了用于生產(chǎn)這些襯底的方法，所述美國專利包括但不限于美國專利No. Re. 34，861、美國專利No. 4，946，547和美國專利No. 5，200, 022，所述專利的公開內(nèi)容以引用的方式被全部并入本文。如本文所使用的那樣，術(shù)語“第三族氮化物”指形成在氮與元素周期表的第三族中的一個或多個元素之間的那些半導(dǎo)體化合物，所述元素通常為鋁(Al)、鎵(Ga)和銦(In)。該術(shù)語也指二元、三元和四元化合物，如GaN、AlGaN和AlInGaN。第三族元素可以與氮組合，以形成二元(例如，GaN)、三元(例如，AlGaN)和四元(例如，AlInGaN)化合物。這些化合物可以具有成分式，其中一摩爾氮與總共一摩爾的第三族元素組合。因此，通常使用如AlxGahN的分子式來描述這些化合物，其中l(wèi)>x>0。用于第三族氮化物的外延生長的技術(shù)已經(jīng)得到相當(dāng)好的開發(fā)，并在適當(dāng)?shù)目茖W(xué)文獻和共同受讓的美國專利No. 5，210，051、美國專利No.5，393，993和美國專利No. 5，523，589中進行報告，所述專利的公開內(nèi)容以引用的方式被全部并入本文。用于半導(dǎo)體器件的接觸結(jié)構(gòu)可以提供與底層半導(dǎo)體材料的歐姆接觸。在第三族氮化物半導(dǎo)體器件(如高電子遷移率晶體管(HEMT))中，源極/漏極接觸可以提供與一個或多個第三族氮化物半導(dǎo)體材料(如，氮化鎵(GaN)、氮化鋁鎵、氮化銦鎵、氮化銦、氮化銦鋁和/或氮化銦鎵鋁)中的2維電子氣(2DEG)的歐姆接觸。雖然鋁鎳結(jié)構(gòu)可以提供與第三族氮化物半導(dǎo)體材料的歐姆接觸，但是鋁鎳結(jié)構(gòu)可能經(jīng)受在后續(xù)蝕刻期間的電化腐蝕、化學(xué)侵蝕和/或粘合問題。根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，用于半導(dǎo)體層的源極/漏極接觸可以包括在半導(dǎo)體層上的第一金屬層和在所述第一金屬層上的包括第二金屬的硅化物層(即，第二金屬的硅化物)，其中第一金屬與第二金屬不同。例如，第一金屬可以為鈦和/或任何其它適合的金屬，而第二金屬可以為鎳和/或任何其它適合的金屬。更具體來說，交替的硅層和第二金屬層可以形成在第一金屬層上，然后被退火以形成硅化物層。此外，第三金屬層可以在退火之前形成在交替的硅層和第二金屬層上，借此減少接觸結(jié)構(gòu)的氧化。第三金屬可以為金、鉬、鈀和/或任何其它適合的金屬。所得的歐姆接觸結(jié)構(gòu)可以為化學(xué)穩(wěn)定的和/或耐腐蝕的，和/或可以在器件的使用壽命期間提供與底層半導(dǎo)體層的低電阻接觸，同時維持與底層半導(dǎo)體層的粘合。圖I至圖4為示出根據(jù)本發(fā)明的實施例形成歐姆接觸結(jié)構(gòu)的操作的截面圖。如圖I所示，半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)103 (如用于第三族氮化物半導(dǎo)體HEMT (高電子遷移率晶體管)的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu))可以形成在襯底101 (如碳化硅SiC襯底或藍寶石襯底)上。襯底101可以為半絕緣性碳化硅(SiC)襯底，其可以為例如碳化硅的4H多型。其它碳化硅候選多型可以包括3C、 6H和15R多型。襯底可以為可從Cree，Inc獲得的高純度半絕緣性(HPSI)襯底。本文描述性地使用而不是絕對意義上使用術(shù)語“半絕緣性”。在本發(fā)明的一些實施例中，碳化硅的大塊結(jié)晶在室溫下可以具有等于或大于約I X IO5Ohm-Cm的電阻率。可以用在本發(fā)明的一些實施例中的示例性SiC襯底是由例如本發(fā)明的受讓人Durham, N.C.的Cree，Inc.制造，并且在例如美國專利No. Re. 34，861、美國專利No. 4，946，547、美國專利No. 5，200，022和美國專利No. 6，218，680中描述了用于生產(chǎn)這些襯底的方法，所述專利的公開內(nèi)容以引用的方式被全部并入本文。類似地，已經(jīng)在例如美國專利No. 5，210，051、美國專利No. 5，393，993和美國專利No. 5，523，589中描述了用于第三族氮化物的外延生長的技術(shù)，所述專利的公開內(nèi)容以引用的方式被全部并入本文。半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)103可以包括由具有不同帶隙的第三族氮化物半導(dǎo)體材料形成的溝道層103a和阻擋層103b，從而使得溝道層103a與阻擋層103b之間的界面界定異質(zhì)結(jié)。溝道層103a可以為第三族氮化物層，如GaN。溝道層103a也可以包括其它第三族氮化物層，如氮化銦鎵(InGaN)、氮化鋁銦鎵(AlInGaN)等。溝道層103a可以為無摻雜的(B卩，“無意摻雜的”)，并且可以生長到大于約20埃的厚度。溝道層103a也可以為多層結(jié)構(gòu)，如GaN、AlGaN等的超晶格或組合。阻擋層103b可以為第三族氮化物層，如AlxGa1J (其中0〈χ〈1)。阻擋層103b也可以包括其它第三族氮化物層，如AlInGaN、AlN和/或其層的組合。阻擋層103b可以例如為約O. I nm至約100 nm厚，但是可以足夠薄以減少其中的實質(zhì)性開裂和/或缺陷形成。在本發(fā)明的一些實施例中，阻擋層103b可以為高度摻雜的η型層。例如，阻擋層103b可以摻雜到約IO19 cm-3的濃度。雖然為了圖示的目的，將半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)103展示為具有溝道層103a和阻擋層103b，但是半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)103可以包括額外的層/結(jié)構(gòu)/元件，如在溝道層103a與襯底101之間的一個或多個緩沖層和/或核化層、和/或在阻擋層103b上的蓋層。通過示例的方式在美國專利No. 5，192，987、美國專利No. 5，296，395、美國專利No. 6，316，793、美國專利No. 6，548，333、美國專利No. 7，544，963、美國專利No. 7，548，112、美國專利No. 7，592，211、美國公開 No. 2006/0244010、美國公開 No. 2007/0018210 和美國公開 No.2007/0164322中論述了包括襯底、溝道層、阻擋層和其它層的HEMT結(jié)構(gòu)，所述專利的公開內(nèi)容以引用的方式被全部并入本文。如圖I進一步所示，光致抗蝕剝離(lift-off)掩膜105可以形成在半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)103上，從而暴露半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)103中將形成歐姆接觸的部分。隨后，歐姆接觸材料層可以形成在光致抗蝕剝離掩膜105上和在半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)103的暴露部分上，以提供圖I中所示的結(jié)構(gòu)。更具體來說，第一金屬層107可以形成在光致抗蝕剝離掩膜105上和半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)103b的暴露部分上，并且交替的硅層和第二金屬層109可以形成在第一金屬層107上。此外，第三金屬層111可以形成在交替的硅層和第二金屬層109上。通過示例，層107可以為鈦(Ti)層和/或任何其它適合的金屬層，交替層109可以為交替的硅(Si)和鎳(Ni)(和/或任何其它合適的金屬)的層，并且層111可以為金(Au)、鉬(Pt)、鈀(Pd)和/或任何其它適合的金屬的層。此外，層107、交替層109和蓋層111可以例如通過蒸發(fā)原位形成于相同的反應(yīng)腔室中。此外，半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)103可以包括摻雜的源極/漏極區(qū)域106，其提供各自的第一金屬層107與在溝道層103a與阻擋層103b之間的界面處的2DEG之間的電氣耦合。摻雜的 源極/漏極區(qū)域106例如可以被摻雜以提供η型導(dǎo)電性。圖5為示出半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)103的一部分上的層107、109和111的部分的被大大放大的截面圖。具體來說，第一金屬層107可以直接形成于半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)103的第三族半導(dǎo)體氮化物層(如AlGaN層)上,并且交替的娃層109a和第二金屬層109b可以形成在第一金屬層107上。如圖5所不,娃層109a中的第一個娃層可以將所有的第二金屬層109b與第一金屬層107分離。更具體來說，娃層109a中的第一個娃層可以直接處于第一金屬層107上。根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，硅層109a可以比相鄰的第二金屬層10%厚，并且更具體來說，硅層109a的厚度可以為相鄰的第二金屬層109b的厚度的約2倍。根據(jù)本發(fā)明的具體實施例,層107可以為鈦層,層109a可以為娃層，而層109b可以為鎳層。硅層109a的厚度可以在約400埃到約600埃的范圍內(nèi)，而鎳層109b的厚度可以在約200埃到約300埃的范圍內(nèi)，并且更具體來說，硅層109a的厚度可以為約500埃，而鎳層109b的厚度可以為約250埃。更一般來說，層109a和109b的厚度可以被選擇為在交替層109組合中提供約在45至約55原子重量百分比范圍內(nèi)的硅，并且更具體來說，在約48至約52原子重量百分比范圍內(nèi)的硅。根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，層109a和10%的厚度可以被選擇為在硅和鎳的交替層109組合中提供約50原子重量百分比范圍內(nèi)的硅。交替層109a和109b可以包括至少一個娃層109a和至少一個鎳層109b,以提供至少一對娃層109a和鎳層109b。根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，兩對與十對之間的娃層109a和鎳層10%可以包括在堆疊109中，并且根據(jù)具體實施例，可以提供三對或四對硅層109a和鎳層10%。根據(jù)本發(fā)明的其它實施例，可以包括至少兩對硅層109a和鎳層109b。雖然通過示例的方式示出了硅層和鎳層對，但是可以省略最后一個鎳層，從而使得硅層比鎳層多一個。根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，單個第二金屬層10%可以夾在兩個硅層109a之間。此外，蓋層111可以提供在交替層109上，從而使得交替層109夾在蓋層111與鈦層107之間。蓋層111可以例如為金、鈀和/或鉬層，并且蓋層111可以具有小于約500埃的厚度，并且更具體來說，在約50埃至約200埃的范圍內(nèi)的厚度。根據(jù)本發(fā)明的其它實施例，可以省略蓋層111。蓋層111可以例如減少交替層109和/或隨后形成的硅化物的氧化。 如圖2所示，可以去除光致抗蝕剝離掩膜105和其上的層107、109和111的部分。因此，分離的歐姆接觸層115 (包括各自的第一金屬層107、交替層109和蓋層111)可以保持在具有圖5的結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)103上。雖然在圖I和圖2中通過示例的方式論述了剝離圖案化，但是可以使用其它操作來形成歐姆接觸結(jié)構(gòu)115。例如，掩蓋層107、109和111可以直接形成于半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)103上(即，沒有光致抗蝕剝離掩膜)，然后使用后續(xù)光刻掩膜化和蝕刻操作來被圖案化。交替層109隨后會經(jīng)受熱退火操作以在第一金屬層107上提供包括第二金屬的硅化物層109’(例如，鎳硅化物和/或任何其它適合的金屬硅化物)的接觸結(jié)構(gòu)115’。更具體來說，可以在足以形成包括第二金屬(例如，鎳和/或任何其它適合的金屬)的硅化物而不會形成顯著的第一金屬(例如，鈦和/或任何其它適合的金屬)的硅化物的溫度下執(zhí)行熱退火。此外，通過在所有的第二金屬層10%與第一金屬層107之間提供硅層109a中的第一個硅層，可以減少在熱退火操作期間的第一金屬與第二金屬的混合。通過示例的方式，在鈦層107和鎳層109b的情況下，可以在不超過約500攝氏度的溫度下執(zhí)行快速熱退火(RTA)，以形成鎳硅化物，而不會使鈦和鎳顯著混合并且不會顯著形成鈦硅化物。例如，可以在約200攝氏度至約500攝氏度的范圍內(nèi)的溫度下執(zhí)行快速熱退火。此外，通過提供如上所述的層109a和109b的適當(dāng)厚度，在所得的硅化物層109’中的硅的原子重量百分比可以在約45至約55原子重量百分比的范圍內(nèi)，并且更具體來說，在約48至約52原子重量百分比的范圍內(nèi)。根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，在所得的硅化物層109’中的硅的原子重量百分比可以為約50原子重量百分比。此外，金屬硅化物的成分可能在整個硅化物層109’的厚度相對均勻。此外，蓋層111 (如果包括)可以減少在熱退火操作之前/期間/之后的交替層109和/或硅化物層109’的氧化。此外，保護層117可以在熱退火操作之前或之后形成在接觸結(jié)構(gòu)115’上，如圖3中進一步所示。保護層117可以例如為絕緣性材料層，所述絕緣性材料如氮化硅(SixNy)、氮化鋁(AlN)、二氧化硅(SiO2)和/或其它適合的保護性材料。其它材料也可以用于保護層117。例如，保護層117也可以包括氧化鎂、氧化鈧、氧化鋁和/或氮氧化鋁。此外，保護層117可以為單個層或者可以包括均勻和/或不均勻成分的多個層。雖然通過示例的方式在圖3中將蓋層111示出為在形成保護層117之后，但是可以在熱退火操作之后和形成保護層117之前去除蓋層111。此外，可以如上所述徹底省略保護層117。隨后可以如圖4所示的使用光刻掩膜和蝕刻操作來圖案化保護層117，以暴露接觸結(jié)構(gòu)115’并暴露半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)103的柵極接觸區(qū)域119。源極/漏極電極121和柵極電極123可以隨后如圖4進一步所示地形成。根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，可以使用相同材料(如金和/或任何其它適合的金屬)同時形成源極/漏極電極121和柵極電極123。例如，可以沉積金屬(例如，金和/或任何其它適合的金屬)的掩蓋層，并隨后使用后續(xù)光刻掩膜和蝕刻操作來將其圖案化以形成源極/漏極電極和柵極電極123。根據(jù)本發(fā)明的其它實施例，可以與源極/漏極電極121分離地形成柵極電極123 (或其部分)，從而使得柵極電極123和源極/漏極電極可以包含不同材料。雖然通過示例的方式將金論述為柵極電極材料，但是可以將其它材料用于柵極電極123，所述材料諸如為鎳、鉬、鎳硅化物、銅、鈀、鉻、鎢、氮化鎢硅和/或任何其它適合的導(dǎo)電材料。根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，柵極電極123的部分可以直接接觸半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)103，以在其之間提供肖特基或其它方式的非歐姆接觸。因此，柵極電極123的材料可以被選擇成提供與半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)103的柵極接觸區(qū)域119的肖特基或其它非歐姆接觸。根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，可以形成柵極電極123，然后可以形成/圖案化用于源極/漏極電極121的金屬層以提供源極/漏極電極121。雖然在圖4中未示出，但是可以在柵極電極123上、在歐姆接觸115’上和在保護層117上形成絕緣性層。此絕緣性層可以被圖案化以暴露歐姆接觸115’的部分，然后源極/漏極電極121可以形成在此絕緣性層上和在各自的歐姆接觸115’的暴露部分上。如圖4所示，在形成源極/漏極電極121之后，蓋層111可以保持在歐姆接觸115’上。根據(jù)本發(fā)明的其它實施例，在圖案化保護層117之后且在形成源極/漏極電極121之前，可以去除蓋層111。根據(jù)本發(fā)明的其它實施例，可以在形成保護層117之前去除蓋層111，或如參照圖I至圖3所論述的那樣徹底省略蓋層111。
因此，圖4的HEMT可以通過在溝道層103a與阻擋層103b之間的界面處的2維電子氣(2DEG)來提供歐姆接觸115’之間的導(dǎo)電。此外，可以響應(yīng)施加到柵極電極123的電信號來調(diào)制歐姆接觸115’之間的通過2DEG的導(dǎo)電。上文已經(jīng)通過示例的方式參照第三族氮化物半導(dǎo)體HEMT結(jié)構(gòu)論述了歐姆接觸結(jié)構(gòu)和制造方法。根據(jù)本發(fā)明的實施例的歐姆接觸結(jié)構(gòu)和方法可以與其它半導(dǎo)體器件和/或材料一起使用。根據(jù)本發(fā)明的其它實施例的歐姆接觸結(jié)構(gòu)和方法例如可以與MOSFET晶體管、與雙極結(jié)晶體管、與發(fā)光二極管等一起使用。此外，根據(jù)本發(fā)明的實施例的歐姆接觸結(jié)構(gòu)和方法可以與如以上參照圖I至圖4所論述的在器件的相同側(cè)/面上具有所有接觸的水平器件或與在器件的相對側(cè)/面上具有接觸的垂直器件一起使用。圖6為示出在不同晶圓上制造的歐姆接觸結(jié)構(gòu)的平均薄層電阻(以歐姆/平方測量)和其范圍的圖。NiSi_B群組包括具備如圖I至5所示的根據(jù)本發(fā)明的實施例形成的歐姆接觸結(jié)構(gòu)的三個晶圓(HP0217-10、HP0221-06和KC0034-04)，其中每個歐姆接觸結(jié)構(gòu)包括通過使與三個鎳層(每層具有約250埃的厚度)交替的三個硅層(每層具有約500埃的厚度)退火形成的硅化物層和鈦層。NiSiA群組包括具備如圖I至5所示的根據(jù)本發(fā)明的實施例形成的歐姆接觸結(jié)構(gòu)的三個晶圓(HP0220-11、HP0221-09和HP0222-02)，其中每個歐姆接觸結(jié)構(gòu)包括通過使與兩個鎳層(每層具有約250埃的厚度)交替的兩個硅層(每層具有約500埃的厚度)退火形成的硅化物層和鈦層。Ti/Al/Ni比較群組包括具備歐姆接觸結(jié)構(gòu)的四個晶圓(FM0562-05、GF0301-07、GF0329-12和JS0077-02)，其中每個歐姆接觸結(jié)構(gòu)由包括鈦層、鋁層和鎳層的層形成。如圖6中的圖所示，根據(jù)本發(fā)明的實施例的NiSi_B群組和Ti/Al/Ni比較群組的歐姆接觸結(jié)構(gòu)的電阻在統(tǒng)計上非常類似。然而，如上所述，包括通過退火交替的硅層和鎳層形成的硅化物的歐姆接觸結(jié)構(gòu)可以對來自后續(xù)蝕刻操作的損壞提供增加的抵抗，提供來自腐蝕的減少的損壞和/或改進的粘合。在附圖和說明書中，已經(jīng)公開本發(fā)明的典型優(yōu)選實施例，并且盡管使用具體術(shù)語，但是其是僅在一般意義和描述性意義上使用而不是為了限制目的，本發(fā)明的范圍在以下的權(quán)利要求中進行闡述。
權(quán)利要求
1.一種形成半導(dǎo)體器件的方法，所述方法包括 提供半導(dǎo)體層； 在所述半導(dǎo)體層上提供第一金屬的第一層；和 在所述第一金屬的所述第一層上提供第二層，其中所述第二層包括硅層和第二金屬層，并且其中所述第一金屬與所述第二金屬不同。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中所述硅層處于所述第二金屬層與所述第一金屬的所述第一層之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中所述第一金屬包含鈦，并且所述第二金屬包含鎳。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中提供所述硅層包括提供至少兩個硅層，并且其中提供所述第一金屬層包括提供分離所述至少兩個硅層的至少一個鎳層。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，進一步包括 退火包括所述硅層和所述第二金屬層的所述第二層以形成包括所述第二金屬的硅化物層，同時將所述第一金屬的所述第一層的至少一部分維持在所述硅化物層與所述半導(dǎo)體層之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中所述第一金屬包含鈦，其中所述第二金屬包含鎳，并且其中退火所述硅層和包含鎳的所述第二金屬層包括在不超過約500攝氏度的溫度下進行退火。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中提供所述第二層包括提供多個交替的硅層和第二金屬層，其中所有的所述第二金屬層通過所述硅層中的至少一個硅層與所述第一金屬的所述第一層分離。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，進一步包括 在包括所述硅層和所述第二金屬層的所述第二層上提供金屬蓋層，其中所述金屬蓋層和所述第二金屬包含不同的材料。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中所述第一金屬包含鈦，所述第二金屬包含鎳，并且所述金屬蓋層包含鉬、鈀和/或金中的至少一種。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中提供所述半導(dǎo)體層包括 提供第三族氮化物異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)，所述結(jié)構(gòu)提供2維電子氣，和 提供摻雜區(qū)域，所述摻雜區(qū)域提供所述第一金屬層與所述2維電子氣之間的電氣耦合。
11.一種形成半導(dǎo)體器件的方法，所述方法包括 提供第三族氮化物半導(dǎo)體層； 在所述第三族氮化物半導(dǎo)體層上提供第一金屬層；和 在所述第一金屬層上提供硅化物層，其中所述硅化物層包括第二金屬，其中所述第一金屬與所述第二金屬不同。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中所述第一金屬包含鈦，并且所述第二金屬包含鎳。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，進一步包括 在所述硅化物層上提供第三金屬層，其中所述第三金屬與所述第一金屬和所述第二金屬不同。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中所述第一金屬包含鈦，所述第二金屬包含鎳，并且所述第三金屬包含鉬、鈀和/或金中的至少一種。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中提供所述第三族半導(dǎo)體氮化物層包括 提供第三族氮化物異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)，所述結(jié)構(gòu)提供2維電子氣，和 提供摻雜區(qū)域，所述摻雜區(qū)域提供所述第一金屬層與所述2維電子氣之間的電氣耦八口 ο
16.一種半導(dǎo)體器件，包括 半導(dǎo)體層； 在所述半導(dǎo)體層上的第一金屬的第一層；和 在所述第一金屬的所述第一層上的第二層，其中所述第二層包括硅層和第二金屬層，其中所述第一金屬與所述第二金屬不同。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的半導(dǎo)體器件，其中所述硅層處于所述第二金屬層與所述第一金屬的所述第一層之間。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的半導(dǎo)體器件，其中所述第一金屬包含鈦，并且所述第二金屬包含鎳。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的半導(dǎo)體器件，其中所述第二層包括至少兩個硅層和分離所述至少兩個硅層的至少一個鎳層。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的半導(dǎo)體器件，其中所有的所述第二金屬層通過所述硅層中的至少一個硅層與所述第一金屬層分離。
21.根據(jù)權(quán)利要求16所述的半導(dǎo)體器件，其中在所述第二層中的硅的原子重量百分比在約45%到約55%的范圍內(nèi)。
22.根據(jù)權(quán)利要求16所述的半導(dǎo)體器件，進一步包括 在所述第二層上的金屬蓋層，其中所述金屬蓋層的金屬與所述第一金屬和所述第二金屬不同。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的半導(dǎo)體器件，其中所述第一金屬包含鈦，所述第二金屬包含鎳，并且所述金屬蓋層包含鉬、鈀和/或金中的至少一種。
24.根據(jù)權(quán)利要求16所述的半導(dǎo)體器件，其中所述半導(dǎo)體層包括 第三族氮化物異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)，所述結(jié)構(gòu)提供2維電子氣，和 摻雜區(qū)域，所述摻雜區(qū)域提供所述第一金屬層與所述2維電子氣之間的電氣耦合。
25.—種半導(dǎo)體器件，包括 第三族氮化物半導(dǎo)體層； 在所述第三族氮化物半導(dǎo)體層上的第一金屬層；和 在所述第一金屬層上的硅化物層，其中所述硅化物層包括第二金屬，其中所述第一金屬與所述第二金屬不同。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的半導(dǎo)體器件，其中所述第一金屬包含鈦并且所述第二金屬包含鎳。
27.根據(jù)權(quán)利要求25所述的半導(dǎo)體器件，進一步包括 在所述硅化物層上的第三金屬層，其中所述第三金屬與所述第一金屬和所述第二金屬不同。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的半導(dǎo)體器件，其中所述第一金屬包含鈦，所述第二金屬包含鎳，并且所述第三金屬包含鉬、鈀和/或金中的至少一種。
29.根據(jù)權(quán)利要求25所述的半導(dǎo)體器件，其中所述第三族氮化物半導(dǎo)體層包括 第三族氮化物異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)，所述結(jié)構(gòu)提供2維電子氣，和 摻雜區(qū)域，所述摻雜區(qū)域提供所述第一金屬層與所述2維電子氣之間的電氣耦合。
30.根據(jù)權(quán)利要求25所述的半導(dǎo)體器件，其中在所述硅化物層中的硅的原子重量百分比在約45%到約55%的范圍內(nèi)。
全文摘要
一種形成半導(dǎo)體器件的方法，所述方法包括提供半導(dǎo)體層和在所述半導(dǎo)體層上提供第一金屬的第一層?？梢栽谒龅谝唤饘俚乃龅谝粚由咸峁┑诙印Ｋ龅诙涌梢园ü鑼雍偷诙饘賹?，并且所述第一金屬與所述第二金屬可以不同。所述第一金屬可以為鈦，并且所述第二金屬可以為鎳。也論述了相關(guān)的器件、結(jié)構(gòu)和其它方法。
文檔編號H01L23/48GK102884621SQ201180018390
公開日2013年1月16日 申請日期2011年2月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月11日
發(fā)明者H.哈格萊特納, Z.林格, S.舍帕德, J.亨寧格, J.古加努斯, D.納米斯亞 申請人:克里公司