本說明書涉及半導體器件，特別是諸如晶體管和二極管的氮化物基器件，其包括一個或多個歐姆接觸。

背景技術：

功率電子應用中的采用的晶體管已經代表性地由硅(si)半導體材料制造。用于功率應用的普通晶體管器件包括sicoolmos，si功率mosfet以及si絕緣柵雙極晶體管(igbt)。雖然si功率器件廉價，但是它們有許多缺點，包括相對低的開關速度以及高電噪聲水平。新近，已經考慮采用碳化硅(sic)功率器件，因為他們具有優(yōu)越的特性。iii族氮化物或iii-n半導體器件，例如氮化鎵(gan)器件是現(xiàn)今新興的有吸引力的選擇，因為它們能承載大電流，支持高電壓，且提供非常低的導通電阻以及快速的開關時間。

形成為iii-n材料結構的歐姆接觸，其在多種器件中采用，通常通過在iii-n材料上沉積一個或多個金屬層且隨后對該結構進行退火從而致使該金屬以及下層iii-n材料混合且形成合金而實現(xiàn)。雖然用于形成歐姆接觸的這種合金化工藝已經顯示出在低電阻率歐姆接觸方面成功的結果，但是這種工藝的可靠性和良率典型地低于工業(yè)規(guī)模生產的需要。

技術實現(xiàn)要素：

在第一方面中，一種器件，包括具有上側和下側的iii-n層，下側與上側相對，以及iii-n層的上側上的至少一個導電接觸，導電接觸延伸進入iii-n層。導電接觸包括遠離iii-n層的下側面對的頂側，以及朝向iii-n層的下側面對的底側。底側包括第一端以及與第一端相對的第二端，從第一端升高至比第一端更接近頂側的中間點的第一側，以及從中間點下降至第二端的第二側，第二端比中間點更遠離頂側。

在第二方面中，制造器件的方法包括形成具有上側和下側的iii-n層，下側與上側相對。該方法還包括在iii-n層的上側上的表面中形成凹陷，凹陷的形成包括利用抗蝕劑圖案蝕刻iii-n層的表面，以及在iii-n層的表面中的凹陷上形成導電接觸。導電接觸包括遠離iii-n層的下側面對的頂側，以及朝向iii-n層的下側面對的底側。底側包括第一端和與第一端相對的第二端，從第一端升高至比第一端更接近頂側的中間點的第一側，以及從中間點下降至第二端的第二側，第二端比中間點更遠離頂側。

在第三方面中，用于制造器件的方法包括在其中具有導電溝道的iii-n層的表面中形成凹陷，其中形成凹陷包括利用抗蝕劑圖案蝕刻iii-n層的表面，以及在iii-n層的表面中的凹陷上形成導電接觸，導電接觸與導電溝道電接觸，導電接觸具有與凹陷的底表面接觸的底側以及與底側相對的頂側。表面的蝕刻致使凹陷的底表面具有第一端以及與第一端相對的第二端，從第一端單調升高至比第一端更接近導電接觸的頂側的中間點的第一側，以及從中間點單調下降至第二端的第二側，第二端比中間點更遠離導電接觸的頂側。

在第四方面中，一種器件，包括具有上側和下側的iii-n層，下側與上側相對，以及iii-n層的上側上的導電接觸。導電接觸包括遠離iii-n層的下側面對的頂側以及朝向iii-n層的下側面對的底側，底側包括第一端，與第一端相對的第二端以及第一端和第二端之間的中間點。該器件還包括iii-n層中的2deg溝道，其中2deg溝道包括中間點下的第一部分以及第一和第二端下的第二部分，第二部分具有比第一部分高的電子濃度。

這里說明的器件和方法包括一個或多個以下特征。第一側從第一端單調升高至中間點且第二側從中間點單調下降至第二端。iii-n層包括iii-n溝道層以及iii-n阻擋層，其中iii-n溝道層以及iii-n阻擋層之間的組成差異致使在相鄰于iii-n阻擋層的iii-n溝道層中感應的2deg溝道。第一側從第一端彎曲至中間點且第二側從第二端彎曲至中間點，在導電接觸的底側中形成基本上圓形的溝槽形。iii-n層包括gan層，gan層上的iii-n間隔層，以及iii-n間隔層上的iii-n阻擋層。此外，iii-n間隔層具有比iii-n阻擋層大的帶隙。在該器件中，第一端和第二端中至少一個延伸通過iii-n間隔層以接觸gan層。iii-n間隔層包括aln且iii-n阻擋層包括algan。

導電接觸可以是源極接觸，該器件還包括形成晶體管的漏極接觸以及柵極接觸。漏極接觸包括遠離iii-n層的下側面對的漏極頂側，以及朝向iii-n層的下側面對的漏極底側，其中底層包括漏極第一端以及相對于漏極第一端的漏極第二端，漏極第一側從漏極第一端升高至比漏極第一端更接近頂側的漏極中間點，且漏極第二側從漏極中間點下降至比漏極中間點更遠離頂側的漏極第二端。晶體管可以是具有在相同側的漏極，源極和柵極的橫向晶體管。漏極第一側從漏極第一端單調升高至漏極中間點且漏極第二側從漏極中間點單調下降至漏極第二端。導電接觸具有0.3ohm-mm或更小的標準化接觸電阻。在該器件中，第一端和/或第二端具有小于300納米的寬度。iii-n層可位于襯底上。

形成導電接觸可包括形成導電接觸以便第一側從第一端單調升高至中間點且第二側從中間點單調下降至第二端。形成該器件的方法包括將該器件加熱至300℃和600℃之間的溫度。加熱該器件還包括加熱該器件一至三分鐘。蝕刻iii-n層的表面包括利用氯基氣體執(zhí)行干法蝕刻。而且，蝕刻iii-n層的表面包括在25w或更小的rf偏置下在cl2等離子體中執(zhí)行等離子體蝕刻。形成iii-n層包括形成gan層，gan層上的aln間隔層，以及aln間隔層上的algan層。此外，形成凹陷包括形成通過algan層直至aln間隔層的凹陷。形成凹陷包括形成通過algan層且進入aln間隔層的凹陷。形成凹陷包括形成通過algan層以及aln間隔層且進入gan層的凹陷。

iii-n層包括凹陷，導電接觸位于凹陷中。2deg溝道和導電接觸的底側的第一端之間的間隔小于2deg溝道和中間點之間的間隔。導電接觸可與2deg溝道歐姆接觸。

本說明書中說明的主題的一個或多個實施例的細節(jié)在以下附圖和說明中闡述。說明書，附圖和權利要求書將使主題的其他特征，方面和優(yōu)點變得顯而易見。

附圖說明

圖1a是示例iii族氮化物(iii-n)晶體管的平面圖(頂視圖)。

圖1b是該晶體管的截面圖。

圖2是三個示例接觸的截面圖。

圖3-5是其中源極和漏極接觸110和112凹陷不同深度的示例器件的截面圖。

圖6是用于制造半導體器件的示例工藝的流程圖。

圖7a-7f是制造該器件期間示例半導體器件的截面圖。

圖8是包括凹陷的半導體材料結構的截面圖。

圖9a-9b是沿圖8中的垂直虛線的能帶圖。

不同附圖中相同的參考符號指示相同元件。

具體實施方式

圖1a是示例iii族氮化物(iii-n)晶體管100的平面圖(頂視圖)。圖1b是晶體管100的截面圖。如圖1a中所示，晶體管包括襯底102(其可選地可被省略)以及iii-n層122。

襯底可以是硅,sic,aln,gan,藍寶石或用于iii-n材料的生長的任意其他合適的生長襯底。iii-n層122包括iii-n溝道層104以及iii-n間隔層106，以及iii-n阻擋層108，其中選擇層104,106和108的組分以在iii-n溝道層104和iii-n間隔層106之間的界面附近的iii-n溝道層104中感應2deg116。在某些實現(xiàn)方式中，可省略間隔層106。在這種情況下，iii-n阻擋層108直接形成在iii-n溝道層104上，且選擇層104和108的組分以在iii-n溝道層104和iii-n阻擋層108之間的界面附近的iii-n溝道層104中感應2deg116。

柵極接觸118被沉積在iii-n層122上。在某些實現(xiàn)方式中，柵極接觸118直接接觸下層iii-n層122(未示出)。在其他實現(xiàn)方式中，如圖1b中所示，絕緣體層120被包括在柵極118和下層iii-n層122之間。源極和漏極歐姆接觸110和112被沉積在iii-n層122上的柵極118的相對側上。源極和漏極接觸110和112形成器件溝道116的歐姆(或基本上歐姆)接觸。晶體管100可以是在相同側具有柵極118，漏極110和源極112的橫向晶體管。相對于源極接觸112，被施加至柵極118的電壓調制器件的柵極區(qū)(即直接位于柵極下的區(qū)域)中的2deg電荷密度。

如本文件中所采用的，術語iii族氮化物或iii-n材料，層，器件以及結構是指由根據(jù)化學計量方程式bwalxinygazn組成的化合物半導體材料的材料，器件或結構，其中w+x+y+z約為1，且w,x,y和z各大于或等于零且小于或等于1。在iii族氮化物或iii-n器件中，導電溝道可部分地或整體地包含在iii-n材料層中。

形成了源極和漏極接觸110和112的歐姆金屬，典型地包括具有相對低金屬功函數(shù)的至少一種金屬，例如鋁(al)或鈦(ti)。在某些實現(xiàn)方式中，歐姆接觸110和112包括鈦，鋁，鎳或金或其組合。在某些實現(xiàn)方式中，iii-n層122包括襯底102上的gan層104，gan層104上的aln間隔層106，以及aln間隔層106上的algan層108。aln間隔層106例如可用于提高遷移率且降低晶體管100的導通電阻。aln間隔層106可由aln形成，或可替換地由具有比algan層108更大帶隙的另一材料形成。例如，層106可由alingan形成，其中選擇al,in和ga的組分以便層106具有比層108更大的帶隙。或者，層106可由algan形成，其中層106中al的部分組分大于層108中al的部分組分。

晶體管100可包括柵極118和algan層108之間的絕緣體層120。絕緣體層120也可作為鈍化層，通過避免或抑制柵極118的任一側上的最上iii-n表面處的電壓波動而避免或抑制分散。絕緣體層120可由sixny,al2o3,sio2,alxsiyn等制成，且可通過金屬有機化學氣相沉積(mocvd)，低壓化學氣相沉積(lpcvd)，等離子體增強化學氣相沉積(pecvd)，化學氣相沉積(cvd)，濺射，原子層沉積(ald)，高密度化學氣相沉積或任意合適的沉積工藝制備。在特定示例中，絕緣體層120是通過mocvd形成的氮化硅(sixny)層。

源極和漏極接觸110和112相對于晶體管100的寬度w展現(xiàn)出單位為ohm-mm的可被測量的標準化接觸電阻。以ohm單位為測量的各個接觸的總電阻隨后等于標準化接觸電阻(以ohm-mm單位為測量)乘以晶體管的寬度w(以毫米單位為測量)。其例如可用于提高器件性能，以具有低標準化電阻的歐姆接觸。在某些常規(guī)晶體管中，歐姆接觸展現(xiàn)出0.8-2.0ohm-mm范圍內的標準化電阻。圖1a-b的示例晶體管100例如可由于歐姆接觸的形狀和深度具有展現(xiàn)出0.2-0.3ohm-mm范圍內的標準化電阻的歐姆接觸。

圖2是例如可用于圖1a-b的示例晶體管100的源極和/或漏極接觸110和112的任一個或多個三個示例接觸200a-c的截面圖。各個示例接觸200a-c都包括遠離襯底102面對的頂側208a-c以及在相對方向面對的底側。

各個接觸200a-c的底側都包括第一端202a-c以及與第一端202a-c相對的第二端206a-c。各個接觸200a-c都包括例如從第一端202a-c單調升高至比第一端202a-c更接近于頂側208a-c的中間點204a-c的第一側，以及例如從中間點204a-c單調下降至第二端206a-c的第二側。第二端206a-c比中間點204a-c更遠離頂側208a。

接觸200a-c的第一端202a和/或第二端206a具有其中端部是平坦或基本上平坦的寬度("w")。寬度例如可處于20和300納米之間，例如50和200納米之間。

第一示例接觸200a具有從第一端202a彎曲至中間點204a的第一側以及從中間點204a彎曲至第二端206a的第二側，在接觸200a的底側中形成基本上圓形的溝槽形。第二示例接觸200b具有以三個線段從第一端202b升高至中間點204b的第一側以及以三個線段從中間點204b下降至第二端206b的第二側。第三示例接觸200c具有以三個線段從第一端202c升高至中間點204c的第一側以及以三個線段從中間點204c下降至第二端206c的第二側。

圖3-5是其中源極和漏極接觸110和112比圖1的示例器件100凹陷不同深度的示例器件300，400和500的截面圖。

圖3示出示例器件300，其中源極和漏極接觸110和112凹陷通過間隔層106直至iii-n溝道層104的頂部(例如，使得接觸的底側的第一和/或第二端到達iii-n溝道層104的頂部)。圖4示出示例器件400，其中源極和漏極接觸110和112凹陷通過iii-n溝道層104的溝道116。圖5示出示例器件500，其中源極和漏極接觸110和112凹陷進入iii-n阻擋層108但未到達間隔層106。

凹陷深度會影響接觸110和112的電阻。在某些實現(xiàn)方式中，增加凹陷深度會降低電阻直至其中進一步增加凹陷深度不會降低電阻的點。除一定深度之外，電阻會隨著凹陷深度增大而增大。

圖6是用于制造半導體器件的示例工藝600的流程圖。工藝600可例如用于制造圖1a-b和3-5的器件100,300,400和500。

iii-n層形成在襯底(602)上。襯底可以是硅晶圓。iii-n層可包括襯底上的gan層；gan層上的aln間隔層；以及aln間隔層上的algan層?？赏ㄟ^在襯底上直接生長iii-n層或者可替換地通過在第一襯底上生長iii-n層或部分iii-n層，從第一襯底分離緩沖層且將緩沖層結合至襯底而形成iii-n層。形成iii-n層可包括利用任意適當?shù)某练e工藝。

一個或多個凹陷形成在iii-n層(604)的表面中。例如，可利用圖案化的抗蝕劑蝕刻iii-n層的表面。蝕刻表面可包括利用氯基氣體執(zhí)行干法蝕刻。在某些實現(xiàn)方式中，干法蝕刻技術，例如等離子體蝕刻，數(shù)字等離子體蝕刻或反應離子蝕刻(rie)被用于形成凹陷。

可調節(jié)蝕刻參數(shù)以控制凹陷的形狀和深度。例如，蝕刻期間采用的離子能量，蝕刻期間施加的壓力以及所采用的抗蝕劑圖案可改變以實現(xiàn)目標深度和形狀。作為示例，以下工藝可實現(xiàn)具有圖1b中的凹陷的輪廓的凹陷，其中分別沉積了源極和漏極接觸110和112。在iii-n層結構122和絕緣體層120形成之后，具有1.1和1.2微米之間厚度的單層光刻膠層被沉積在表面上且被圖案化以暴露要形成凹陷的區(qū)域中的下層材料。光刻膠用作蝕刻掩模，避免其下的材料在后續(xù)蝕刻工藝期間被蝕刻。隨后，利用cl2作為蝕刻氣體，在ecr等離子體蝕刻機中蝕刻凹陷。將50sccm的cl2注入腔室中，rf偏置功率保持在20w，且腔室壓力保持在2.5mtorr。該蝕刻之后，將器件從蝕刻腔室中移除且移除光刻膠掩模。

導電接觸形成在一個或多個凹陷(606)上。由于凹陷的形狀，導電接觸具有包括從第一端升高，例如單調升高至中間點的第一側以及從中間點下降，例如單調下降至與第一端相對的第二端的第二側的底側。

在一定溫度下將器件加熱一定時間量(608)。例如，器件可被加熱至300℃和600℃之間的溫度。器件可被加熱一至三分鐘。典型地，在不足以高至使接觸與iii-n層合金化的溫度下執(zhí)行加熱應用。

圖7a-7f是器件700的制造期間的示例半導體器件700的截面圖。器件700例如可利用圖6中示出的工藝600加以制造。

圖7a示出iii-n層104,106和108已經形成在襯底102上且絕緣體層120已經形成在iii-n層108上之后的器件700。圖7b示出圖案化的光刻膠122(或者可替換地另一掩模層)已經被設置在器件700上以便器件700可被蝕刻之后的器件700。如所示，光刻膠層122包括一個或多個孔，因此一個或多個孔之下的某些iii-n材料可在隨后被蝕刻。圖7c示出器件700已被蝕刻以在光刻膠層中的孔之下的一個或多個iii-n層(例如層108)中保留凹陷之后的器件700。例如，凹陷可被蝕刻至間隔層106的頂部，如所示。如也在圖7c中所看到的，在致使孔的外部之下的iii-n材料以高于孔的內部之下的iii-n材料的速率被蝕刻的條件下執(zhí)行蝕刻，由此產生用于凹陷的所需輪廓。

圖7d示出圖案化的抗蝕劑122已經被從器件700移除之后的器件700。圖7e示出源極和漏極接觸110和112已經形成在凹陷上之后的器件700。圖7f示出柵極118已經形成在源極和漏極接觸110和112之間由此形成晶體管之后的器件700。

圖8示出仿真中采用以計算器件100的源極和漏極電極之下的區(qū)域中的能帶結構以及電子載流子濃度的iii-n半導體結構。圖9a是沿線82的半導體結構(即層106和104中)的能帶圖，且圖9b是沿線84的半導體結構(即層108的剩余部分中以及層106和104中)的能帶圖。在圖9a中，線92是導帶能ec(以ev為單位測量，對應于左側的軸)，線93是價帶能ev(以ev為單位測量，對應于左側的軸)，且線91是電子載流子濃度ne(以cm^-3為單位測量，對應于右側的軸)。在圖9b中，線95是導帶能ec(以ev為單位測量，對應于左側的軸)，線96是價帶能ev(以ev為單位測量，對應于左側的軸)，且線94是電子載流子濃度ne(以cm^-3為單位測量，對應于右側的軸)。

圖9a中的電子載流子濃度91的峰值對應于向下延伸并接觸aln間隔層的接觸的端部(即圖2中的端部202a-c和206a-c)之下的2deg溝道116的位置，且圖9a中的電子載流子濃度94的峰值對應于接觸的中心部(即圖2中的部分204a-c)之下的2deg溝道116的位置。如圖8中所看到的，沒有algan阻擋層材料直接位于接觸的向下延伸的端部之下(沿著線82)的aln間隔層之上，而在接觸的中心部(沿著線84)中，約7nm的algan阻擋層材料保留在aln間隔層之上。仿真表示2deg載流子濃度在接觸的端部之下的區(qū)域中(即圖8中標注“高2deg濃度”的區(qū)域)基本上高于接觸的中心部之下的區(qū)域(接觸的端部之下的區(qū)域中的2deg載流子濃度基本上高于2deg的任意其他部分的濃度)。接觸的向下延伸的端部之下的這種增大的2deg載流子濃度被認為是為什么本文說明的凹陷歐姆接觸具有比其他類型的歐姆接觸更低的接觸電阻的原因。

已經說明了多種實現(xiàn)方式。然而將可以理解的是在不脫離本文說明的技術和器件的精神和范圍的情況下可進行各種變型。例如，本文說明的用于形成具有減少的金屬噴濺的合金歐姆接觸的工藝可用于需要合金或退火的歐姆接觸的其他器件的制造中，例如二極管，激光器和led。因此，其他實現(xiàn)方式也處于權利要求的范圍內。