半導(dǎo)體裝置和半導(dǎo)體裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]作為半導(dǎo)體裝置(半導(dǎo)體設(shè)備、半導(dǎo)體元件)，已知具備I個(gè)以上主要由氮化鎵(GaN)形成的半導(dǎo)體層的GaN系的半導(dǎo)體裝置。GaN系的半導(dǎo)體裝置作為肖特基勢(shì)皇二極管(Schottky Barrier D1de:SBD)發(fā)揮功能(例如，專利文獻(xiàn)I)。
[0003]GaN系的肖特基勢(shì)皇二極管中，為了能夠進(jìn)行高電壓工作，期望提高肖特基電極與半導(dǎo)體層的勢(shì)皇高度的技術(shù)。用于肖特基電極的金屬的功函數(shù)越大，勢(shì)皇高度可以越高。然而，存在功函數(shù)大的鉑(Pt)、鈀(Pd)等金屬與GaN的密合性差的課題。
[0004]專利文獻(xiàn)I中，為了提高GaN與肖特基電極的勢(shì)皇高度且為了提高GaN與肖特基電極的密合性，公開有以下制造方法。
[0005]圖12是表示通過專利文獻(xiàn)I中記載的制造方法制造的半導(dǎo)體裝置的示意圖。專利文獻(xiàn)I的制造方法包括:(i)具備在氮化物半導(dǎo)體3上形成電極的工序，形成電極的工序包括在氮化物半導(dǎo)體上將包含第I元素的第I物質(zhì)6層疊的工序以及在第I物質(zhì)6的層上將包含比第I元素功函數(shù)大的第2元素7a的第2物質(zhì)7層疊的工序；以及(ii)通過熱處理使第2元素7a在氮化物半導(dǎo)體與第I物質(zhì)的界面附近擴(kuò)散的工序。
[0006]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0007]專利文獻(xiàn)
[0008]專利文獻(xiàn)1:日本特開2004-87587號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]然而，本發(fā)明的發(fā)明人等判明以該方法制作半導(dǎo)體裝置時(shí)勢(shì)皇高度會(huì)下降。S卩，本發(fā)明的發(fā)明人等發(fā)現(xiàn)若使第2元素7a在氮化物半導(dǎo)體與第I物質(zhì)的界面附近擴(kuò)散，則勢(shì)皇高度下降。勢(shì)皇高度下降意味著半導(dǎo)體裝置的漏泄電流增加，意味著半導(dǎo)體裝置的耐壓下降。
[0010]因此，期望與上述方法不同的提高半導(dǎo)體與肖特基電極的勢(shì)皇高度的方法。另外，半導(dǎo)體裝置中，還期望微細(xì)化、制造的容易化、省資源化、可用性的提高、耐久性的提高等。
[0011]本發(fā)明是為了解決上述課題的至少一部分而完成的，能夠以下述方式實(shí)現(xiàn)。
[0012](I)根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方式，提供一種半導(dǎo)體裝置。該半導(dǎo)體裝置包含由半導(dǎo)體形成的半導(dǎo)體層、以及與上述半導(dǎo)體層至少一部分肖特基接合的電極層，上述電極層從上述半導(dǎo)體層側(cè)開始依次包含第I層和第2層，上述第I層是主要由鎳形成的層，膜厚為50?200nm，上述第2層是主要由選自鈀、鉑和銥中的至少I種金屬形成的層，上述第2層的膜厚為上述第I層的膜厚以上。根據(jù)該方式的半導(dǎo)體裝置，可以提高電極層與半導(dǎo)體層的勢(shì)皇高度。
[0013](2)上述半導(dǎo)體裝置中，上述第I層從上述半導(dǎo)體層側(cè)開始依次由第3層和第4層構(gòu)成，上述第3層可以是包含小于0.1 %的構(gòu)成上述第2層的金屬而成的層，膜厚為50nm以上，上述第4層可以是包含0.1%以上的構(gòu)成上述第2層的金屬而成的層。
[0014](3)上述半導(dǎo)體裝置中，上述半導(dǎo)體層也可以主要由氮化鎵形成。
[0015](4)根據(jù)本發(fā)明的其它方式，提供一種半導(dǎo)體裝置的制造方法。半導(dǎo)體裝置的制造方法包括以下工序:形成與半導(dǎo)體層至少一部分肖特基接合的電極層的工序、以及形成上述電極層后，進(jìn)行熱處理的工序，其中，形成上述電極層的工序包括從上述半導(dǎo)體層側(cè)開始依次形成第I層的第I工序以及形成第2層的第2工序，上述第I工序是形成膜厚為50?200nm且主要由鎳構(gòu)成的層的工序，上述第2工序是形成主要由選自鈀、鉑和銥中的至少一種金屬構(gòu)成的層的工序，上述第2層的膜厚為上述第I層的膜厚以上。
[0016](5)上述半導(dǎo)體裝置的制造方法中，通過上述熱處理，上述第I層從上述半導(dǎo)體層側(cè)開始依次分成第3層和第4層，上述第3層可以是包含小于0.1 %的構(gòu)成上述第2層的金屬而成的膜厚為50nm以上的層，上述第4層可以是包含0.1%以上的構(gòu)成上述第2層的金屬而成的層。
[0017](6)上述半導(dǎo)體裝置的制造方法中，上述熱處理是在200°C?500°C下進(jìn)行5?60分鐘的。
[0018]本發(fā)明也能夠以半導(dǎo)體裝置及其制造方法以外的各種方式實(shí)現(xiàn)。例如，可以以具備上述半導(dǎo)體裝置的電器、制造上述半導(dǎo)體裝置的制造裝置等形態(tài)來實(shí)現(xiàn)。
[0019]根據(jù)本申請(qǐng)發(fā)明，可以提高電極層與半導(dǎo)體層的勢(shì)皇高度。
【附圖說明】
[0020]圖1是示意表示第I實(shí)施方式中的半導(dǎo)體裝置10的構(gòu)成的截面圖。
[0021]圖2是表示第I實(shí)施方式中的半導(dǎo)體裝置10的制造方法的工序圖。
[0022]圖3是表示在基板110上形成半導(dǎo)體層120的構(gòu)成的示意圖。
[0023]圖4是表示在半導(dǎo)體層120上形成絕緣層180的構(gòu)成的示意圖。
[0024]圖5是表示形成開口部185的構(gòu)成的示意圖。
[0025]圖6是表示形成肖特基電極192的構(gòu)成的示意圖。
[0026]圖7是表示形成阻擋金屬層170和配線層160的構(gòu)成的示意圖。
[0027]圖8是表示半導(dǎo)體層與肖特基電極的勢(shì)皇高度的評(píng)價(jià)結(jié)果的圖。
[0028]圖9是表示第2實(shí)施方式中的半導(dǎo)體裝置的制造方法的工序圖。
[0029]圖10是表示半導(dǎo)體層與肖特基電極的勢(shì)皇高度的評(píng)價(jià)結(jié)果的圖。
[0030]圖11是表示半導(dǎo)體裝置中的Ga、Ni和Pd的深度的關(guān)系的圖。
[0031]圖12是表示通過專利文獻(xiàn)I中記載的制造方法制造的半導(dǎo)體裝置的示意圖。
[0032]符號(hào)說明
[0033]10…半導(dǎo)體裝置
[0034]110…基板
[0035]120…半導(dǎo)體層
[0036]121…界面
[0037]160…配線層
[0038]170…阻擋金屬層
[0039]180…絕緣層
[0040]181...第 I 絕緣層
[0041]182…第2絕緣層
[0042]185 …開口部
[0043]192…肖特基電極
[0044]193…鎳層
[0045]194…鈀層
[0046]198…背面電極
[0047]L…側(cè)壁
[0048]r…距離
[0049]s…距離
【具體實(shí)施方式】
[0050]A.第I實(shí)施方式
[0051]A-1.半導(dǎo)體裝置的構(gòu)成
[0052]圖1是示意地表示第I實(shí)施方式中的半導(dǎo)體裝置10的構(gòu)成的截面圖。圖1中圖示有相互垂直的XYZ軸。
[0053]圖1的XYZ軸中，X軸是從圖1的紙面左面朝著紙面右面的軸，+X軸方向是朝著紙面右面的方向，-X軸方向是朝著紙面左面的方向。圖1的XYZ軸中，Y軸是從圖1的紙面正面朝著紙面背面的軸，+Y軸方向是朝著紙面背面的方向，-Y軸方向是朝著紙面正面的方向。圖1的XYZ軸中，Z軸是從圖1的紙面下側(cè)朝著紙面上側(cè)的軸，+Z軸方向是朝著紙面上側(cè)的方向，-Z軸方向是朝著紙面下側(cè)的方向。
[0054]半導(dǎo)體裝置10是使用氮化鎵(GaN)形成的GaN系的半導(dǎo)體裝置。本實(shí)施方式中，半導(dǎo)體裝置10是縱型肖特基勢(shì)皇二極管。半導(dǎo)體裝置10具備基板110、半導(dǎo)體層120、配線層160、阻擋金屬層170、絕緣層180、肖特基電極192和背面電極198。
[0055]半導(dǎo)體裝置10的基板110是沿著X軸和Y軸擴(kuò)展的成為板狀的半導(dǎo)體層。本實(shí)施方式中，基板110主要由氮化鎵(GaN)形成，是含有硅(Si)作為供體的η型半導(dǎo)體層。主要由氮化鎵(GaN)形成是表示以摩爾分率計(jì)含有90%以上的氮化鎵(GaN)。
[0056]半導(dǎo)體裝置10的半導(dǎo)體層120是沿著X軸和Y軸擴(kuò)展的η型半導(dǎo)體層。本實(shí)施方式中，半導(dǎo)體層120主要由氮化鎵(GaN)形成，含有硅(Si)作為供體。半導(dǎo)體層120被層疊于基板110的+Z軸方向側(cè)。半導(dǎo)體層120具有界面121。界面121是沿著半導(dǎo)體層120擴(kuò)展的XY平面且朝著+Z軸方向的面。界面121的至少一部分可以是曲面，也可以有起伏。本實(shí)施方式中，半導(dǎo)體層120的膜厚為10 μ m，供體濃度為lX1016cm_3。
[0057]半導(dǎo)體裝置10的絕緣層180具有電絕緣性，被覆半導(dǎo)體層120的界面121。絕緣層180具備第I絕緣層181和第2絕緣層182。
[0058]絕緣層180中的第I絕緣層181是由氧化鋁(Al2O3)形成，且與半導(dǎo)體層120的界面121相接的層。本實(shí)施方式中，第I絕緣層181的厚度為lOOnm。絕緣層180中的第2絕緣層182由二氧化硅(S12)形成。本實(shí)施方式中，第2絕緣層182的厚度為500nm。
[0059]絕緣層180上形成有貫通第I絕緣層181和第2絕緣層182的開口部185。開口部185是通過濕法蝕刻而形成的。
[0060]半導(dǎo)體裝置10的肖特基電極192具有導(dǎo)電性，是在半導(dǎo)體層120的界面121肖特基接合的電極。本實(shí)施方式中，肖特基電極192從半導(dǎo)體層120側(cè)開始依次具備主要由鎳(Ni)形成的鎳層193和主要由鈀(Pd)形成的鈀層194。本實(shí)施方式中，鎳層193的膜厚和鈀層194的膜厚分別為lOOnm。本說明書中，肖特基電極是指半導(dǎo)體層120的電子親和力與用作肖特基電極的金屬的功函數(shù)的差為0.5eV以上的電極。主要由鎳(Ni)形成是表示以摩爾分率計(jì)含有90%以上的鎳(Ni)，主要由鈀(Pd)形成是表示以摩爾分率計(jì)含有90%以上的鈀(Pd)。應(yīng)予說明，“肖特基電極192”相當(dāng)于發(fā)明所要解決的課題中的“電極層”。同樣，“鎳層193”相當(dāng)于“第I層”，“鈀層194”相當(dāng)于“第2層”。“形成鎳層193的工序”相當(dāng)于“第I工序”，“形成鈀層194的工序”相當(dāng)于“第2工序”。<