ＧａＮＨＥＭＴ装置用再成長ショットキー構造
【課題】高温で動作可能な高電子移動度トランジスタを提供する。
【解決手段】バッファ層１６と、バッファ層１６上のＩＩＩ−Ｖ族層１８と、ＩＩＩ−Ｖ族層１８上のソース接点２０およびドレイン接点２２と、ＩＩＩ−Ｖ族層１８上で、ソース接点２０およびドレイン接点２２間の再成長ショットキー層１０と、成長ショットキー層１０上のゲート接点２４、を備える装置、および装置を用いたシステムを含む。さらに、装置とシステムの製造方法も含む。
【解決手段】バッファ層１６と、バッファ層１６上のＩＩＩ−Ｖ族層１８と、ＩＩＩ−Ｖ族層１８上のソース接点２０およびドレイン接点２２と、ＩＩＩ−Ｖ族層１８上で、ソース接点２０およびドレイン接点２２間の再成長ショットキー層１０と、成長ショットキー層１０上のゲート接点２４、を備える装置、および装置を用いたシステムを含む。さらに、装置とシステムの製造方法も含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、広くは再成長ショットキー層を含む高電子移動度トランジスタ装置を備えた装置およびシステムに関する。
【発明の概要】
【０００２】
高電子移動度トランジスタ（ＨＥＭＴ）は、少なくとも一つには、高出力、高周波および低オン抵抗動作が同時に実現できるというその性能のために、多くの用途で使用されている。窒化ガリウムのワイドバンドギャップ特性によって、高温動作能を備えた、特に例外的な性能が提供され得る。
【図面の簡単な説明】
【０００３】
本発明の実施形態は、以下の詳細な説明と添付図面によって容易に理解されるであろう。説明を容易にするために、同じ構成要素には同じ参照番号を付す。本発明の実施形態は例示として示されるものであり、添付図面の形態を制限するものではない。
【０００４】
【図１】種々の実施形態による再成長ショットキー構造を含むＨＥＭＴの断面図である。
【図２】種々の実施形態による再成長ショットキー構造を含むＨＥＭＴの製造方法における種々の段階を示す。
【図３】種々の実施形態による再成長ショットキー構造を含むＨＥＭＴの製造方法における種々の段階を示す。
【図４】種々の実施形態による再成長ショットキー構造を含むＨＥＭＴの製造方法における種々の段階を示す。
【図５】種々の実施形態による再成長ショットキー構造を含むＨＥＭＴの製造方法における種々の段階を示す。
【図６】種々の実施形態による再成長ショットキー構造を含むＨＥＭＴの製造方法における種々の段階を示す。
【図７】種々の実施形態による再成長ショットキー構造を含むＨＥＭＴの製造方法における種々の段階を示す。
【図８】種々の実施形態による再成長ショットキー構造を含むＨＥＭＴの製造方法における種々の段階を示す。
【図９】種々の実施形態による再成長ショットキー構造を含むＨＥＭＴの製造方法における種々の段階を示す。
【図１０】種々の実施形態による再成長ショットキー構造を含むＨＥＭＴの別の製造方法における種々の段階を示す。
【図１１】種々の実施形態による再成長ショットキー構造を含むＨＥＭＴの別の製造方法における種々の段階を示す。
【図１２】種々の実施形態による再成長ショットキー構造を含むＨＥＭＴの別の製造方法における種々の段階を示す。
【図１３】種々の実施形態による再成長ショットキー構造を含むＨＥＭＴの別の製造方法における種々の段階を示す。
【図１４】種々の実施形態による再成長ショットキー構造を含むＨＥＭＴの別の製造方法における種々の段階を示す。
【図１５】種々の実施形態による再成長ショットキー構造を含むＨＥＭＴの別の製造方法における種々の段階を示す。
【図１６】種々の実施形態による再成長ショットキー構造を含むＨＥＭＴの別の製造方法における種々の段階を示す。
【図１７】種々の実施形態による再成長ショットキー構造を含むＨＥＭＴの別の製造方法における種々の段階を示す。
【図１８】種々の実施形態による再成長ショットキー構造を含むＨＥＭＴの別の製造方法における種々の段階を示す。
【図１９】種々の実施形態による再成長ショットキー構造を含むＨＥＭＴの別の製造方法における種々の段階を示す。
【図２０】種々の実施形態による再成長ショットキー構造を含むＨＥＭＴの別の製造方法における種々の段階を示す。
【図２１】種々の実施形態による再成長ショットキー構造を含むＨＥＭＴの別の製造方法における種々の段階を示す。
【図２２】種々の実施形態による再成長ショットキー構造を含むＨＥＭＴの製造方法に関連する操作の一部を示すフローチャートである。
【図２３】種々の実施形態による再成長ショットキー構造を含むＨＥＭＴを備えたパッケージを組込んだシステムのブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０００５】
添付図を参照して以下の詳細な説明を行う。各添付図では同様な部品には同じ参照番号を付し、また各添付図は、本発明を実施し得る実施形態を例示する目的で示される。他の実施形態も可能であり、構造や論理的変更が本発明の範囲から逸脱することなく行われ得ることは理解されるべきである。従って、以下の詳細な説明は限定的に解釈されるべきではなく、本発明による実施形態の範囲は、添付の特許請求の範囲およびその均等物によって定義される。
【０００６】
種々の操作が複数の別個の操作として、本発明の実施形態の理解に有用な方法で順番に議論およびまたは図示され得るが、この説明の順序は、これらの操作が順序依存であるようなニュアンスを含むように解釈されるべきではない。
【０００７】
本明細書では、それぞれ１つまたは複数の同じあるいは異なる実施形態に言及して、「ある実施形態では」、「実施形態では」、「一部の実施形態では」あるいは「種々の実施形態では」などが用いられる。また、本発明の実施形態に関して用いられる、「備える」、「含む」「有する」などは同意語である。
【０００８】
本明細書で用いられる「連結された」とその派生語は、以下の１つまたは複数を意味し得る。「連結された」は、互いに連結されたとする要素間に他の要素が連結または接続されていない、物理的または電気的な直接連結を意味し得る。また、「連結された」は、互いに連結されたとする要素間に１つまたは複数の他の要素が連結または接続されている、物理的または電気的な間接連結も意味し得る。
【０００９】
本明細書では、上／下、前／後および上端／底部などの、透視図系の記述が用いられる。こうした記述は議論を容易にするためだけに用いられるものであり、本発明の実施形態の用途を制限するように意図されるべきではない。
【００１０】
本開示目的での「Ａ／Ｂ」は、ＡまたはＢを意味し、「ＡおよびまたはＢ」は、ＡまたはＢ、あるいはＡおよびＢであることを意味し、「Ａ、ＢおよびＣの少なくとも１つ」は、Ａ、ＢまたはＣ、あるいは、ＡおよびＢ、ＡおよびＣ、ＢおよびＣ、またはＡおよびＢおよびＣを意味し、「（Ａ）Ｂ」は、ＢまたはＡおよびＢであることを、すなわち、Ａは選択的要素であることを意味する。また、本開示の実施形態は、特定の数の成分または要素を含むものとして示され説明され得るが、実施形態は、任意の特定の数の成分や要素には限定されない。
【００１１】
本開示は広く、とりわけ、再成長ショットキー層を含むＨＥＭＴ装置を備えた装置とシステムに関する。種々の実施形態では、該ＨＥＭＴ装置は、バッファ層とバッファ層上のＩＩＩ−Ｖ族層を含んでいてもよい。再成長ショットキー層は、ソース接点とドレイン接点間に存在するようにバッファ層上に設けられ得る。
【００１２】
図１は、種々の実施形態による再成長ショットキー層１０を含むＨＥＭＴ１００の断面図である。ＨＥＭＴ１００は、基板１２、基板１２上の核形成層１４、および核形成層上のバッファ層１６を含んでいてもよい。バッファ層１６上に再成長ショットキー層１０を直接形成せずに、ＩＩＩ−Ｖ族層１８をバッファ層１６上に設けてもよい。図示のＨＥＭＴ１００はさらに、ソースオーム接点２０、ドレインオーム接点２２およびゲート２４を含む。
【００１３】
ＨＥＭＴ１００は少なくとも、ＩＩＩ−Ｖ族層１８との直接接点を有することにより、２次元の電子ガスとの（バッファ層１６とＩＩＩ−Ｖ族層１８の界面での）低抵抗接点があるという点で、低抵抗接点構造を備えていてもよい。その目的のために、ＩＩＩ−Ｖ族層１８は、高度にドープされたＩＩＩ−Ｖ族材料を含んでいてもよい。ショットキー層がオーム接点２０、２２とバッファ層１６間に存在するように前記構造の全域に亘ってショットキー層を設けずに、その代わりに、ゲート２４と下位層（層１８、１６、１４、１２）間およびオーム接点２０と２２間の領域に、ショットキー層１０を再成長させる。高度にドープされたｎ＋ＩＩＩ−Ｖ族層１８を用いた低抵抗パスを設けることにより、これを設けない場合に、接点２０、２２およびｎ＋ＩＩＩ−Ｖ族層１８間の良好な接点を得るために必要となる温度より低い温度で、接点２０および２２をアニールすることも可能となり得る。
【００１４】
例えばＨＥＭＴ装置１００などの、ＨＥＭＴ装置の形成方法の例を、この方法の種々の段階でのＨＥＭＴ装置の横断面側面視である図２〜９に示す。
【００１５】
図２に示すように、核形成層１４を基板１２上に形成してもよい。基板１２は、用途にふさわしい任意の材料を含んでいてもよい。種々の実施形態では、基板１２は、例えば炭化ケイ素を含む。炭化ケイ素は、少なくとも一つには、その熱特性とアイソレーション特性のために、高無線周波数出力と高周波動作を有する装置に特に好適であり得る。しかしながら、他の実施形態では、基板１２は、シリコン、サファイア、窒化アルミニウム、窒化ガリウム、あるいはこれらの組み合わせまたは他の好適な材料との組み合わせを含んでいてもよい。加工によって、基板１２は、ＨＥＭＴ装置１００と同様な複数の装置およびまたは他の装置が形成され得るウェハの一部になり得る。
【００１６】
核形成層１４は、窒化アルミニウムまたはバッファ層１６の品質改善に好適な別の材料を含んでいてもよい。核形成層は、例えば窒化アルミニウムを含んでいてもよい。一部の実施形態では、核形成層１４は、窒化ガリウムまたは窒化アルミニウムガリウムを含んでいてもよい。種々の実施形態では、核形成層１４は、ＨＥＭＴ１００構造から完全に除かれてもよい。
【００１７】
その後、核形成層がある場合は、図３に示すように、その上にバッファ層１６を形成してもよい。核形成層１４がない実施形態では、図４に示すように、バッファ層１６を基板１２上に直接形成してもよい。
【００１８】
バッファ層１６は、好適な窒化ガリウム系材料を含んでいてもよい。該窒化ガリウム系材料は、窒化ガリウムまたは窒化アルミニウムガリウム、あるいはこれらの組み合わせを含んでいてもよい。種々の実施形態では、バッファ層１６は、鉄ドープまたは炭素ドープの窒化ガリウム系材料、あるいは窒化ガリウム系超格子材料であってもよい。
【００１９】
図５に示すように、ＩＩＩ−Ｖ族層１８をバッファ層１６上に形成してもよい。ＩＩＩ−Ｖ族層１８はｎ＋窒化ガリウムを含んでいてもよい。種々の他の実施形態では、ＩＩＩ−Ｖ族層１８は、ｎ＋窒化インジウムガリウム、ｎ＋窒化インジウム、ｎ＋窒化インジウムアルミニウムまたはｎ＋窒化アルミニウムガリウムを含んでいてもよい。ＩＩＩ−Ｖ族層１８がｎ＋窒化アルミニウムガリウムを含む実施形態では、このｎ＋窒化アルミニウムガリウムの厚さは１０〜５０Åの範囲であってもよい。種々の実施形態では、ＩＩＩ−Ｖ族層１８を形成せずに、未ドープの窒化ガリウム層をバッファ層１６上に形成してもよい。種々の実施形態では、以下に議論するオーミック金属をこの層に合金化してもよい。この未ドープの窒化ガリウムの厚さは１０〜５００Åの範囲であってもよい。
【００２０】
図６に示すように、マスク層２６をＩＩＩ−Ｖ族層１８上に形成してもよい。図７に示すように、その後、マスク層２６をパターン化して開口部２８を形成し、ショットキー層１０とＨＥＭＴ装置の任意のアクセス領域とが形成されるＩＩＩ−Ｖ族層１８を露出させてもよい。マスク層２６は、フォトリソグラフィパターン化操作とエッチング操作に好適な任意の材料を含んでいてもよい。従って、マスク層２６に使用される材料は一般に、基板１２上の任意の他の層に対して適切なエッチング選択性を有するものであろう。種々の実施形態において、ハードマスクが好適であり得る。好適なハードマスク材料は、窒化ケイ素または酸化ケイ素を含んでいてもよい。他の既知のハードマスク材料も同様に好適であり得る。
【００２１】
その後、必要であれば、前記パターン化された構造を洗浄し、図８に示すように、ショットキー層１０を再成長させてもよい。再成長ショットキー層１０は、例えば、分子線エピタキシなどの任意の好適な方法を用いて形成され得るが、気相エピタキシ、固相エピタキシまたは液相エピタキシも同様に好適であり得る。ショットキー層１０は、用途に応じてウェハの他の領域に再成長させることもでき、本明細書に記載のショットキー層１０の再成長によって、エンハンスメント型ＨＥＭＴおよびデプレッション型ＨＥＭＴ用の同じウェハ上に、必要であれば再マスク化して、異なるショットキー構造を有する複数の再成長が可能になり得る。
【００２２】
種々の実施形態では、再成長ショットキー層１０はエピタキシャル材料を含む。再成長ショットキー層１０は、窒化ガリウム、窒化アルミニウムガリウム、窒化インジウムアルミニウム、窒化アルミニウム、窒化インジウムガリウム、窒化ガリウムボロン、窒化アルミニウムボロンまたはこれらの２つ以上の組み合わせを含んでいてもよい。
【００２３】
再成長ショットキー層１０形成用の再成長エピタキシャル材料に応じて、図８にも示すように、再成長操作によってマスク層２６上に多結晶層３０を形成してもよい。
【００２４】
マスク層２６および多結晶層３０がある場合、図９に示すように、その後、これらを好適なエッチング操作を用いて除去して再成長ショットキー層１０を残してもよい。
【００２５】
装置を継続して加工し、再成長ショットキー層１０上のゲート２４の定義とメタライゼーション、および残りのＩＩＩ−Ｖ族層１８領域上にソース接点２０とドレイン接点２２を形成するためのオーミックメタライゼーションを行って、図１に示すように、ＨＥＭＴ装置１００を形成してもよい。ゲート２４、ソース接点２０およびドレイン接点２２は、例えば好適な金属を含む任意の好適な材料を含んでいてもよい。
【００２６】
ここには示していないが、ＨＥＭＴ１００は、用途に応じて追加の層を含んでいてもよい。
【００２７】
種々の実施形態では、図１０〜１３の方法で示されるように、ショットキー層１０の形成前にＩＩＩ−Ｖ族層１８をエッチングしてもよい。図示のように、ＩＩＩ−Ｖ族層１８上にマスク層２６を形成（例えば、図２〜７を参照して説明した操作によって）した後、開口部２８を通じてＩＩＩ−Ｖ族層１８をエッチングして、ＩＩＩ−Ｖ族層１８を除去またはその厚みを減少させる。この操作によって、あるいはさらに追加の操作を行って、バッファ層１６をエッチングしてもよい。
【００２８】
ＩＩＩ−Ｖ族層１８をエッチング後、必要であれば前記パターン化された構造を洗浄し、その後、図１１に示すように、バッファ層１６上に直接ショットキー層１０を再成長させてもよい。再成長ショットキー層１０は、例えば、分子線エピタキシなどの任意の好適な方法を用いて形成され得るが、気相エピタキシ、固相エピタキシまたは液相エピタキシも同様に好適であり得る。ショットキー層１０は、用途に応じてウェハの他の領域に再成長させることもでき、本明細書に記載のショットキー層１０の再成長によって、エンハンスメント型ＨＥＭＴおよびデプレッション型ＨＥＭＴ用の同じウェハ上に、必要であれば再マスク化して、異なるショットキー構造を有する複数の再成長が可能になり得る。
【００２９】
種々の実施形態では、再成長ショットキー層１０は、エピタキシャル材料を含む。再成長ショットキー層１０は、窒化ガリウム、窒化アルミニウムガリウム、窒化インジウムアルミニウム、窒化アルミニウム、窒化インジウムガリウム、窒化ガリウムボロン、窒化アルミニウムボロンまたはこれらの２つ以上の組み合わせを含んでいてもよい。
【００３０】
再成長ショットキー層１０形成用の再成長エピタキシャル材料に応じて、図１１に示すように、再成長操作によってマスク層２６上に多結晶層３０を形成してもよい。
【００３１】
マスク層２６および多結晶の層３０がある場合、図１２に示すように、これらを好適なエッチング操作を用いて除去し、再成長ショットキー層１０を残してもよい。
【００３２】
装置を継続して加工し、再成長ショットキー層１０上のゲート２４の定義とメタライゼーション、および残りのＩＩＩ−Ｖ族層１８領域上にソース接点２０とドレイン接点２２を形成するためのオーミックメタライゼーションを行って、図１３に示すように、ＨＥＭＴ装置２００を形成してもよい。ゲート２４、ソース接点２０およびドレイン接点２２は、例えば好適な金属を含む任意の好適な材料を含んでいてもよい。
【００３３】
ここには示していないが、ＨＥＭＴ２００は、用途に応じて追加の層を含んでいてもよい。
【００３４】
種々の実施形態では、図１４〜２１のＨＥＭＴ装置の形成方法で示されるように、エッチング操作を容易にするために１つまたは複数のエッチング停止層を用いてもよい。記載した実施形態では、ＩＩＩ−Ｖ族層１８をエッチングする場合のバッファ層１６へのエッチングが、エッチング停止層３２によって防止され得る。言いかえれば、ＩＩＩ−Ｖ族層１８を開口部２８を通じてエッチングする場合、エッチング停止層３２によってこのエッチングを停止または減速させ得る。
【００３５】
図１４に示すように、ＩＩＩ−Ｖ族層１８の形成前に、エッチング停止層３２をバッファ層１６上に形成し、エッチング停止層３２がバッファ層１６とＩＩＩ−Ｖ族層１８間に存在するようにしてもよい。
【００３６】
エッチング停止層３２は、その目的に好適な任意の材料を含んでいてもよい。種々の実施形態では、エッチング停止層３２は、窒化インジウムガリウム、窒化アルミニウムまたは他の任意の好適な材料を含んでいてもよい。
【００３７】
図１５に示すように、その後、マスク層２６をＩＩＩ−Ｖ族層１８上に形成してもよい。図１６に示すように、その後、マスク層２６をパターン化して開口部２８を形成し、ショットキー層１０とＨＥＭＴ装置の任意のアクセス領域とが形成されるＩＩＩ−Ｖ族層１８を露出させてもよい。マスク層２６は、フォトリソグラフィパターン化操作とエッチング操作に好適な任意の材料を含んでいてもよい。従って、マスク層２６に使用される材料は一般に、基板１２上の任意の他の層に対して適切なエッチング選択性を有するであろう。一部の実施形態では、ハードマスクが好適であり得る。好適なハードマスク材料は、窒化ケイ素または酸化ケイ素を含んでいてもよい。他の既知のハードマスク材料も同様に好適であり得る。
【００３８】
図１７に示すように、ＩＩＩ−Ｖ族層１８上にマスク層２６を形成後、開口部２８を通じてＩＩＩ−Ｖ族層１８をエッチングする。図１８に示すように、その後、エッチング停止層３２を除去して、ＩＩＩ−Ｖ族層１８を露出させてもよい。ＩＩＩ−Ｖ族層１８のエッチングおよびエッチング停止層３２のエッチングは、一回のエッチング操作で行っても、あるいは複数のエッチング操作で行ってもよい。
【００３９】
その後、必要であればパターン化された構造を洗浄し、図１９に示すように、その後、ショットキー層１０をバッファ層１６上に直接再成長させてもよく、あるいは、エッチング停止層３２を除去しない場合はその上に直接再成長させてもよい。再成長ショットキー層１０は、例えば、分子線エピタキシなどの任意の好適な方法を用いて形成され得るが、気相エピタキシ、固相エピタキシまたは液相エピタキシも同様に好適であり得る。ショットキー層１０は、用途に応じてウェハの他の領域に位再成長させることもでき、本明細書に記載のショットキー層１０の再成長によって、エンハンスメント型ＨＥＭＴおよびデプレッション型ＨＥＭＴ用の同じウェハ上に、必要であれば再マスク化して、異なるショットキー構造を有する複数の再成長が可能になり得る。
【００４０】
種々の実施形態では、再成長ショットキー層１０はエピタキシャル材料を含む。再成長ショットキー層１０は、窒化ガリウム、窒化アルミニウムガリウム、窒化インジウムアルミニウム、窒化アルミニウム、窒化インジウムガリウム、窒化ガリウムボロン、窒化アルミニウムボロンまたはこれらの２つ以上の組み合わせを含んでいてもよい。
【００４１】
再成長ショットキー層１０形成用の再成長エピタキシャル材料に応じて、図１９にも示すように、再成長操作によってマスク層２６上に多結晶層３０を形成してもよい。
【００４２】
マスク層２６および多結晶層３０がある場合、図２０に示すように、その後、これらを好適なエッチング操作を用いて除去して再成長ショットキー層１０を残してもよい。
【００４３】
装置を継続して加工し、再成長ショットキー層１０上のゲート２４の定義とメタライゼーション、および残りのＩＩＩ−Ｖ族層１８領域上にソース接点２０とドレイン接点２２を形成するためのオーミックメタライゼーションを行って、図２１に示すように、ＨＥＭＴ装置３００を形成してもよい。ゲート２４、ソース接点２０およびドレイン接点２２は、例えば好適な金属を含む任意の好適な材料または再成長ｎ＋コンタクト層上の好適な金属を含んでいてもよい。
【００４４】
ここには示していないが、ＨＥＭＴ３００は、用途に応じて追加の層を含んでいてもよい。
【００４５】
図２２は、種々の実施形態による再成長ショットキー構造（例えば、ＨＥＭＴ装置１００、２００または３００）を含むＨＥＭＴの製造方法に関連する操作の一部を示すフローチャートである。
【００４６】
図２２を参照して、方法２２００は、ブロック２２０２、ブロック２２０４、ブロック２２０６およびまたはブロック２２０８に示されるような、１つまたは複数の機能、操作または作用を含んでいてもよい。方法２２００のための加工は、ブロック２２０２により、バッファ層上へのＩＩＩ−Ｖ族層の形成によりスタートしてもよい。該バッファ層を基板上に形成してもよく、該基板は、その上に核形成層を含んでいてもよい。該バッファ層は、例えば、窒化ガリウム、窒化アルミニウムガリウムまたはこれらの組み合わせ、鉄ドープまたは炭素ドープの窒化ガリウム系材料、あるいは窒化ガリウム系超格子材料などの好適な窒化ガリウム系材料を含んでいてもよい。ＩＩＩ−Ｖ族層は、例えば、ｎ＋窒化インジウムガリウム、ｎ＋窒化インジウム、ｎ＋窒化インジウムアルミニウムまたはｎ＋窒化アルミニウムガリウムなどのｎ＋窒化ガリウムを含んでいてもよい。
【００４７】
ＩＩＩ−Ｖ族層上への開口部を含むマスクの形成によって、方法２２００は、ブロック２２０２からブロック２２０４に進んでもよい。該マスク層は、例えば、窒化ケイ素を含むフォトリソグラフィパターン化操作とエッチング操作に好適な任意の材料を含んでいてもよい。開口部は好適なエッチング操作によって形成されてもよい。該開口部はＩＩＩ−Ｖ族層まで延びていてもよい。
【００４８】
該開口部内にショットキー層を再成長させることによって、方法２２００は、ブロック２２０４からブロック２２０６に進んでもよい。例えば、分子線エピタキシ、気相エピタキシ、固相エピタキシまたは液相エピタキシなどの任意の好適な方法を用いて、該ショットキー層を形成してもよい。種々の実施形態では、該再成長ショットキー層は、窒化ガリウム、窒化アルミニウムガリウム、窒化インジウムアルミニウム、窒化アルミニウム、窒化インジウムガリウム、窒化ガリウムボロン、窒化アルミニウムボロンまたはこれらの２つ以上の組み合わせなどのエピタキシャル材料を含む。
【００４９】
開口部内にショットキー層を有するマスクのＩＩＩ−Ｖ族層からの除去によって、方法２２００は、ブロック２２０６からブロック２２０８に進んでもよい。
【００５０】
本フローチャートには示していないが、方法２２００は、ショットキー層がソース接点とドレイン接点間に存在するように、ＩＩＩ−Ｖ族層上にソース接点を形成してショットキー層に隣接させるステップと、ＩＩＩ−Ｖ族層上にドレイン接点を形成してショットキー層に隣接させるステップと、をさらに含んでいてもよい。
【００５１】
本明細書に記載のＨＥＭＴの実施形態よびこうしたＨＥＭＴを含む装置は、種々の他の装置およびシステムに組み込まれ得る。システム２３００の実施例のブロック図を図２３に示す。例えば、電力増幅器モジュール２３０２は、ショットキー層を含む本明細書に記載のＨＥＭＴ１００、２００および３００を１つまたは複数備えていてもよい。例示のように、システム２３００は、ＲＦ電力増幅器モジュール２３０２を含む。例示のように、システム２３００は、ＲＦ電力増幅器モジュール２３０２と連結されたトランシーバ２３０４を含んでいてもよい。
【００５２】
ＲＦ電力基増幅器モジュール２３０２は、トランシーバ２３０４からＲＦ入力信号（ＲＦｉｎ）を受信し得る。ＲＦ電力基増幅器モジュール２３０４は、ＲＦ入力信号（ＲＦｉｎ）を増幅してＲＦ出力信号（ＲＦｏｕｔ）を供給してもよい。ＲＦ入力信号（ＲＦｉｎ）およびＲＦ出力信号（ＲＦｏｕｔ）は共に、図２３でそれぞれＴｘ−ＲＦｉｎおよびＴｘ−ＲＦｏｕｔで示される送信鎖の一部であってもよい。
【００５３】
増幅されたＲＦ出力信号（ＲＦｏｕｔ）は、アンテナ構造２３０８経由でＲＦ出力信号（ＲＦｏｕｔ）の無線（ＯＴＡ）送信を行うアンテナスイッチモジュール（ＡＳＭ）２３０６に供給され得る。また、ＡＳＭ２３０６は、アンテナ構造２３０８経由でＲＦ信号を受信し、受信したＲＦ信号（Ｒｘ）を受理鎖に沿ってトランシーバ２３０４に連結してもよい。
【００５４】
種々の実施形態では、アンテナ構造２３０８は、例えばダイポールアンテナ、モノポールアンテナ、パッチアンテナ、ループアンテナ、マイクロストリップアンテナ、あるいはＲＦ信号のＯＴＡ送受信に好適な他の任意のタイプのアンテナを含む指向性アンテナおよびまたは全方向性アンテナの１つまたは複数を含んでいてもよい。
【００５５】
システム２３００は、電力増幅を含む任意のシステムであってもよい。種々の実施形態では、システム２３００は、高無線周波数出力と周波数における電力増幅に特に有用であり得る。例えば、システム２３００は、任意の１つまたは複数の陸上通信および衛星通信、レーダシステム、および恐らく種々の産業および医療用途に好適であり得る。より具体的には、種々の実施形態において、システム２３００は、レーダ装置、衛星通信装置、携帯電話、携帯電話基地局、ラジオ放送あるいはテレビ増幅器システムから選択された１つであり得る。
【００５６】
本開示を上記に例示した実施時形態に関して説明したが、同じ目的を達成するように算出された広範囲の代替となるおよびまたは均等な実施案によって、本開示の範囲から逸脱することなく、本明細書で示しおよび説明した実施形態を置換し得ることは、当業者には理解されるであろう。当業者であれば、本開示による実施形態が、非常に広範囲の実施形態によって実施され得ることを容易に理解するであろう。この説明は、限定するものではなく、実例と見なされるように意図される。
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、広くは再成長ショットキー層を含む高電子移動度トランジスタ装置を備えた装置およびシステムに関する。
【発明の概要】
【０００２】
高電子移動度トランジスタ（ＨＥＭＴ）は、少なくとも一つには、高出力、高周波および低オン抵抗動作が同時に実現できるというその性能のために、多くの用途で使用されている。窒化ガリウムのワイドバンドギャップ特性によって、高温動作能を備えた、特に例外的な性能が提供され得る。
【図面の簡単な説明】
【０００３】
本発明の実施形態は、以下の詳細な説明と添付図面によって容易に理解されるであろう。説明を容易にするために、同じ構成要素には同じ参照番号を付す。本発明の実施形態は例示として示されるものであり、添付図面の形態を制限するものではない。
【０００４】
【図１】種々の実施形態による再成長ショットキー構造を含むＨＥＭＴの断面図である。
【図２】種々の実施形態による再成長ショットキー構造を含むＨＥＭＴの製造方法における種々の段階を示す。
【図３】種々の実施形態による再成長ショットキー構造を含むＨＥＭＴの製造方法における種々の段階を示す。
【図４】種々の実施形態による再成長ショットキー構造を含むＨＥＭＴの製造方法における種々の段階を示す。
【図５】種々の実施形態による再成長ショットキー構造を含むＨＥＭＴの製造方法における種々の段階を示す。
【図６】種々の実施形態による再成長ショットキー構造を含むＨＥＭＴの製造方法における種々の段階を示す。
【図７】種々の実施形態による再成長ショットキー構造を含むＨＥＭＴの製造方法における種々の段階を示す。
【図８】種々の実施形態による再成長ショットキー構造を含むＨＥＭＴの製造方法における種々の段階を示す。
【図９】種々の実施形態による再成長ショットキー構造を含むＨＥＭＴの製造方法における種々の段階を示す。
【図１０】種々の実施形態による再成長ショットキー構造を含むＨＥＭＴの別の製造方法における種々の段階を示す。
【図１１】種々の実施形態による再成長ショットキー構造を含むＨＥＭＴの別の製造方法における種々の段階を示す。
【図１２】種々の実施形態による再成長ショットキー構造を含むＨＥＭＴの別の製造方法における種々の段階を示す。
【図１３】種々の実施形態による再成長ショットキー構造を含むＨＥＭＴの別の製造方法における種々の段階を示す。
【図１４】種々の実施形態による再成長ショットキー構造を含むＨＥＭＴの別の製造方法における種々の段階を示す。
【図１５】種々の実施形態による再成長ショットキー構造を含むＨＥＭＴの別の製造方法における種々の段階を示す。
【図１６】種々の実施形態による再成長ショットキー構造を含むＨＥＭＴの別の製造方法における種々の段階を示す。
【図１７】種々の実施形態による再成長ショットキー構造を含むＨＥＭＴの別の製造方法における種々の段階を示す。
【図１８】種々の実施形態による再成長ショットキー構造を含むＨＥＭＴの別の製造方法における種々の段階を示す。
【図１９】種々の実施形態による再成長ショットキー構造を含むＨＥＭＴの別の製造方法における種々の段階を示す。
【図２０】種々の実施形態による再成長ショットキー構造を含むＨＥＭＴの別の製造方法における種々の段階を示す。
【図２１】種々の実施形態による再成長ショットキー構造を含むＨＥＭＴの別の製造方法における種々の段階を示す。
【図２２】種々の実施形態による再成長ショットキー構造を含むＨＥＭＴの製造方法に関連する操作の一部を示すフローチャートである。
【図２３】種々の実施形態による再成長ショットキー構造を含むＨＥＭＴを備えたパッケージを組込んだシステムのブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０００５】
添付図を参照して以下の詳細な説明を行う。各添付図では同様な部品には同じ参照番号を付し、また各添付図は、本発明を実施し得る実施形態を例示する目的で示される。他の実施形態も可能であり、構造や論理的変更が本発明の範囲から逸脱することなく行われ得ることは理解されるべきである。従って、以下の詳細な説明は限定的に解釈されるべきではなく、本発明による実施形態の範囲は、添付の特許請求の範囲およびその均等物によって定義される。
【０００６】
種々の操作が複数の別個の操作として、本発明の実施形態の理解に有用な方法で順番に議論およびまたは図示され得るが、この説明の順序は、これらの操作が順序依存であるようなニュアンスを含むように解釈されるべきではない。
【０００７】
本明細書では、それぞれ１つまたは複数の同じあるいは異なる実施形態に言及して、「ある実施形態では」、「実施形態では」、「一部の実施形態では」あるいは「種々の実施形態では」などが用いられる。また、本発明の実施形態に関して用いられる、「備える」、「含む」「有する」などは同意語である。
【０００８】
本明細書で用いられる「連結された」とその派生語は、以下の１つまたは複数を意味し得る。「連結された」は、互いに連結されたとする要素間に他の要素が連結または接続されていない、物理的または電気的な直接連結を意味し得る。また、「連結された」は、互いに連結されたとする要素間に１つまたは複数の他の要素が連結または接続されている、物理的または電気的な間接連結も意味し得る。
【０００９】
本明細書では、上／下、前／後および上端／底部などの、透視図系の記述が用いられる。こうした記述は議論を容易にするためだけに用いられるものであり、本発明の実施形態の用途を制限するように意図されるべきではない。
【００１０】
本開示目的での「Ａ／Ｂ」は、ＡまたはＢを意味し、「ＡおよびまたはＢ」は、ＡまたはＢ、あるいはＡおよびＢであることを意味し、「Ａ、ＢおよびＣの少なくとも１つ」は、Ａ、ＢまたはＣ、あるいは、ＡおよびＢ、ＡおよびＣ、ＢおよびＣ、またはＡおよびＢおよびＣを意味し、「（Ａ）Ｂ」は、ＢまたはＡおよびＢであることを、すなわち、Ａは選択的要素であることを意味する。また、本開示の実施形態は、特定の数の成分または要素を含むものとして示され説明され得るが、実施形態は、任意の特定の数の成分や要素には限定されない。
【００１１】
本開示は広く、とりわけ、再成長ショットキー層を含むＨＥＭＴ装置を備えた装置とシステムに関する。種々の実施形態では、該ＨＥＭＴ装置は、バッファ層とバッファ層上のＩＩＩ−Ｖ族層を含んでいてもよい。再成長ショットキー層は、ソース接点とドレイン接点間に存在するようにバッファ層上に設けられ得る。
【００１２】
図１は、種々の実施形態による再成長ショットキー層１０を含むＨＥＭＴ１００の断面図である。ＨＥＭＴ１００は、基板１２、基板１２上の核形成層１４、および核形成層上のバッファ層１６を含んでいてもよい。バッファ層１６上に再成長ショットキー層１０を直接形成せずに、ＩＩＩ−Ｖ族層１８をバッファ層１６上に設けてもよい。図示のＨＥＭＴ１００はさらに、ソースオーム接点２０、ドレインオーム接点２２およびゲート２４を含む。
【００１３】
ＨＥＭＴ１００は少なくとも、ＩＩＩ−Ｖ族層１８との直接接点を有することにより、２次元の電子ガスとの（バッファ層１６とＩＩＩ−Ｖ族層１８の界面での）低抵抗接点があるという点で、低抵抗接点構造を備えていてもよい。その目的のために、ＩＩＩ−Ｖ族層１８は、高度にドープされたＩＩＩ−Ｖ族材料を含んでいてもよい。ショットキー層がオーム接点２０、２２とバッファ層１６間に存在するように前記構造の全域に亘ってショットキー層を設けずに、その代わりに、ゲート２４と下位層（層１８、１６、１４、１２）間およびオーム接点２０と２２間の領域に、ショットキー層１０を再成長させる。高度にドープされたｎ＋ＩＩＩ−Ｖ族層１８を用いた低抵抗パスを設けることにより、これを設けない場合に、接点２０、２２およびｎ＋ＩＩＩ−Ｖ族層１８間の良好な接点を得るために必要となる温度より低い温度で、接点２０および２２をアニールすることも可能となり得る。
【００１４】
例えばＨＥＭＴ装置１００などの、ＨＥＭＴ装置の形成方法の例を、この方法の種々の段階でのＨＥＭＴ装置の横断面側面視である図２〜９に示す。
【００１５】
図２に示すように、核形成層１４を基板１２上に形成してもよい。基板１２は、用途にふさわしい任意の材料を含んでいてもよい。種々の実施形態では、基板１２は、例えば炭化ケイ素を含む。炭化ケイ素は、少なくとも一つには、その熱特性とアイソレーション特性のために、高無線周波数出力と高周波動作を有する装置に特に好適であり得る。しかしながら、他の実施形態では、基板１２は、シリコン、サファイア、窒化アルミニウム、窒化ガリウム、あるいはこれらの組み合わせまたは他の好適な材料との組み合わせを含んでいてもよい。加工によって、基板１２は、ＨＥＭＴ装置１００と同様な複数の装置およびまたは他の装置が形成され得るウェハの一部になり得る。
【００１６】
核形成層１４は、窒化アルミニウムまたはバッファ層１６の品質改善に好適な別の材料を含んでいてもよい。核形成層は、例えば窒化アルミニウムを含んでいてもよい。一部の実施形態では、核形成層１４は、窒化ガリウムまたは窒化アルミニウムガリウムを含んでいてもよい。種々の実施形態では、核形成層１４は、ＨＥＭＴ１００構造から完全に除かれてもよい。
【００１７】
その後、核形成層がある場合は、図３に示すように、その上にバッファ層１６を形成してもよい。核形成層１４がない実施形態では、図４に示すように、バッファ層１６を基板１２上に直接形成してもよい。
【００１８】
バッファ層１６は、好適な窒化ガリウム系材料を含んでいてもよい。該窒化ガリウム系材料は、窒化ガリウムまたは窒化アルミニウムガリウム、あるいはこれらの組み合わせを含んでいてもよい。種々の実施形態では、バッファ層１６は、鉄ドープまたは炭素ドープの窒化ガリウム系材料、あるいは窒化ガリウム系超格子材料であってもよい。
【００１９】
図５に示すように、ＩＩＩ−Ｖ族層１８をバッファ層１６上に形成してもよい。ＩＩＩ−Ｖ族層１８はｎ＋窒化ガリウムを含んでいてもよい。種々の他の実施形態では、ＩＩＩ−Ｖ族層１８は、ｎ＋窒化インジウムガリウム、ｎ＋窒化インジウム、ｎ＋窒化インジウムアルミニウムまたはｎ＋窒化アルミニウムガリウムを含んでいてもよい。ＩＩＩ−Ｖ族層１８がｎ＋窒化アルミニウムガリウムを含む実施形態では、このｎ＋窒化アルミニウムガリウムの厚さは１０〜５０Åの範囲であってもよい。種々の実施形態では、ＩＩＩ−Ｖ族層１８を形成せずに、未ドープの窒化ガリウム層をバッファ層１６上に形成してもよい。種々の実施形態では、以下に議論するオーミック金属をこの層に合金化してもよい。この未ドープの窒化ガリウムの厚さは１０〜５００Åの範囲であってもよい。
【００２０】
図６に示すように、マスク層２６をＩＩＩ−Ｖ族層１８上に形成してもよい。図７に示すように、その後、マスク層２６をパターン化して開口部２８を形成し、ショットキー層１０とＨＥＭＴ装置の任意のアクセス領域とが形成されるＩＩＩ−Ｖ族層１８を露出させてもよい。マスク層２６は、フォトリソグラフィパターン化操作とエッチング操作に好適な任意の材料を含んでいてもよい。従って、マスク層２６に使用される材料は一般に、基板１２上の任意の他の層に対して適切なエッチング選択性を有するものであろう。種々の実施形態において、ハードマスクが好適であり得る。好適なハードマスク材料は、窒化ケイ素または酸化ケイ素を含んでいてもよい。他の既知のハードマスク材料も同様に好適であり得る。
【００２１】
その後、必要であれば、前記パターン化された構造を洗浄し、図８に示すように、ショットキー層１０を再成長させてもよい。再成長ショットキー層１０は、例えば、分子線エピタキシなどの任意の好適な方法を用いて形成され得るが、気相エピタキシ、固相エピタキシまたは液相エピタキシも同様に好適であり得る。ショットキー層１０は、用途に応じてウェハの他の領域に再成長させることもでき、本明細書に記載のショットキー層１０の再成長によって、エンハンスメント型ＨＥＭＴおよびデプレッション型ＨＥＭＴ用の同じウェハ上に、必要であれば再マスク化して、異なるショットキー構造を有する複数の再成長が可能になり得る。
【００２２】
種々の実施形態では、再成長ショットキー層１０はエピタキシャル材料を含む。再成長ショットキー層１０は、窒化ガリウム、窒化アルミニウムガリウム、窒化インジウムアルミニウム、窒化アルミニウム、窒化インジウムガリウム、窒化ガリウムボロン、窒化アルミニウムボロンまたはこれらの２つ以上の組み合わせを含んでいてもよい。
【００２３】
再成長ショットキー層１０形成用の再成長エピタキシャル材料に応じて、図８にも示すように、再成長操作によってマスク層２６上に多結晶層３０を形成してもよい。
【００２４】
マスク層２６および多結晶層３０がある場合、図９に示すように、その後、これらを好適なエッチング操作を用いて除去して再成長ショットキー層１０を残してもよい。
【００２５】
装置を継続して加工し、再成長ショットキー層１０上のゲート２４の定義とメタライゼーション、および残りのＩＩＩ−Ｖ族層１８領域上にソース接点２０とドレイン接点２２を形成するためのオーミックメタライゼーションを行って、図１に示すように、ＨＥＭＴ装置１００を形成してもよい。ゲート２４、ソース接点２０およびドレイン接点２２は、例えば好適な金属を含む任意の好適な材料を含んでいてもよい。
【００２６】
ここには示していないが、ＨＥＭＴ１００は、用途に応じて追加の層を含んでいてもよい。
【００２７】
種々の実施形態では、図１０〜１３の方法で示されるように、ショットキー層１０の形成前にＩＩＩ−Ｖ族層１８をエッチングしてもよい。図示のように、ＩＩＩ−Ｖ族層１８上にマスク層２６を形成（例えば、図２〜７を参照して説明した操作によって）した後、開口部２８を通じてＩＩＩ−Ｖ族層１８をエッチングして、ＩＩＩ−Ｖ族層１８を除去またはその厚みを減少させる。この操作によって、あるいはさらに追加の操作を行って、バッファ層１６をエッチングしてもよい。
【００２８】
ＩＩＩ−Ｖ族層１８をエッチング後、必要であれば前記パターン化された構造を洗浄し、その後、図１１に示すように、バッファ層１６上に直接ショットキー層１０を再成長させてもよい。再成長ショットキー層１０は、例えば、分子線エピタキシなどの任意の好適な方法を用いて形成され得るが、気相エピタキシ、固相エピタキシまたは液相エピタキシも同様に好適であり得る。ショットキー層１０は、用途に応じてウェハの他の領域に再成長させることもでき、本明細書に記載のショットキー層１０の再成長によって、エンハンスメント型ＨＥＭＴおよびデプレッション型ＨＥＭＴ用の同じウェハ上に、必要であれば再マスク化して、異なるショットキー構造を有する複数の再成長が可能になり得る。
【００２９】
種々の実施形態では、再成長ショットキー層１０は、エピタキシャル材料を含む。再成長ショットキー層１０は、窒化ガリウム、窒化アルミニウムガリウム、窒化インジウムアルミニウム、窒化アルミニウム、窒化インジウムガリウム、窒化ガリウムボロン、窒化アルミニウムボロンまたはこれらの２つ以上の組み合わせを含んでいてもよい。
【００３０】
再成長ショットキー層１０形成用の再成長エピタキシャル材料に応じて、図１１に示すように、再成長操作によってマスク層２６上に多結晶層３０を形成してもよい。
【００３１】
マスク層２６および多結晶の層３０がある場合、図１２に示すように、これらを好適なエッチング操作を用いて除去し、再成長ショットキー層１０を残してもよい。
【００３２】
装置を継続して加工し、再成長ショットキー層１０上のゲート２４の定義とメタライゼーション、および残りのＩＩＩ−Ｖ族層１８領域上にソース接点２０とドレイン接点２２を形成するためのオーミックメタライゼーションを行って、図１３に示すように、ＨＥＭＴ装置２００を形成してもよい。ゲート２４、ソース接点２０およびドレイン接点２２は、例えば好適な金属を含む任意の好適な材料を含んでいてもよい。
【００３３】
ここには示していないが、ＨＥＭＴ２００は、用途に応じて追加の層を含んでいてもよい。
【００３４】
種々の実施形態では、図１４〜２１のＨＥＭＴ装置の形成方法で示されるように、エッチング操作を容易にするために１つまたは複数のエッチング停止層を用いてもよい。記載した実施形態では、ＩＩＩ−Ｖ族層１８をエッチングする場合のバッファ層１６へのエッチングが、エッチング停止層３２によって防止され得る。言いかえれば、ＩＩＩ−Ｖ族層１８を開口部２８を通じてエッチングする場合、エッチング停止層３２によってこのエッチングを停止または減速させ得る。
【００３５】
図１４に示すように、ＩＩＩ−Ｖ族層１８の形成前に、エッチング停止層３２をバッファ層１６上に形成し、エッチング停止層３２がバッファ層１６とＩＩＩ−Ｖ族層１８間に存在するようにしてもよい。
【００３６】
エッチング停止層３２は、その目的に好適な任意の材料を含んでいてもよい。種々の実施形態では、エッチング停止層３２は、窒化インジウムガリウム、窒化アルミニウムまたは他の任意の好適な材料を含んでいてもよい。
【００３７】
図１５に示すように、その後、マスク層２６をＩＩＩ−Ｖ族層１８上に形成してもよい。図１６に示すように、その後、マスク層２６をパターン化して開口部２８を形成し、ショットキー層１０とＨＥＭＴ装置の任意のアクセス領域とが形成されるＩＩＩ−Ｖ族層１８を露出させてもよい。マスク層２６は、フォトリソグラフィパターン化操作とエッチング操作に好適な任意の材料を含んでいてもよい。従って、マスク層２６に使用される材料は一般に、基板１２上の任意の他の層に対して適切なエッチング選択性を有するであろう。一部の実施形態では、ハードマスクが好適であり得る。好適なハードマスク材料は、窒化ケイ素または酸化ケイ素を含んでいてもよい。他の既知のハードマスク材料も同様に好適であり得る。
【００３８】
図１７に示すように、ＩＩＩ−Ｖ族層１８上にマスク層２６を形成後、開口部２８を通じてＩＩＩ−Ｖ族層１８をエッチングする。図１８に示すように、その後、エッチング停止層３２を除去して、ＩＩＩ−Ｖ族層１８を露出させてもよい。ＩＩＩ−Ｖ族層１８のエッチングおよびエッチング停止層３２のエッチングは、一回のエッチング操作で行っても、あるいは複数のエッチング操作で行ってもよい。
【００３９】
その後、必要であればパターン化された構造を洗浄し、図１９に示すように、その後、ショットキー層１０をバッファ層１６上に直接再成長させてもよく、あるいは、エッチング停止層３２を除去しない場合はその上に直接再成長させてもよい。再成長ショットキー層１０は、例えば、分子線エピタキシなどの任意の好適な方法を用いて形成され得るが、気相エピタキシ、固相エピタキシまたは液相エピタキシも同様に好適であり得る。ショットキー層１０は、用途に応じてウェハの他の領域に位再成長させることもでき、本明細書に記載のショットキー層１０の再成長によって、エンハンスメント型ＨＥＭＴおよびデプレッション型ＨＥＭＴ用の同じウェハ上に、必要であれば再マスク化して、異なるショットキー構造を有する複数の再成長が可能になり得る。
【００４０】
種々の実施形態では、再成長ショットキー層１０はエピタキシャル材料を含む。再成長ショットキー層１０は、窒化ガリウム、窒化アルミニウムガリウム、窒化インジウムアルミニウム、窒化アルミニウム、窒化インジウムガリウム、窒化ガリウムボロン、窒化アルミニウムボロンまたはこれらの２つ以上の組み合わせを含んでいてもよい。
【００４１】
再成長ショットキー層１０形成用の再成長エピタキシャル材料に応じて、図１９にも示すように、再成長操作によってマスク層２６上に多結晶層３０を形成してもよい。
【００４２】
マスク層２６および多結晶層３０がある場合、図２０に示すように、その後、これらを好適なエッチング操作を用いて除去して再成長ショットキー層１０を残してもよい。
【００４３】
装置を継続して加工し、再成長ショットキー層１０上のゲート２４の定義とメタライゼーション、および残りのＩＩＩ−Ｖ族層１８領域上にソース接点２０とドレイン接点２２を形成するためのオーミックメタライゼーションを行って、図２１に示すように、ＨＥＭＴ装置３００を形成してもよい。ゲート２４、ソース接点２０およびドレイン接点２２は、例えば好適な金属を含む任意の好適な材料または再成長ｎ＋コンタクト層上の好適な金属を含んでいてもよい。
【００４４】
ここには示していないが、ＨＥＭＴ３００は、用途に応じて追加の層を含んでいてもよい。
【００４５】
図２２は、種々の実施形態による再成長ショットキー構造（例えば、ＨＥＭＴ装置１００、２００または３００）を含むＨＥＭＴの製造方法に関連する操作の一部を示すフローチャートである。
【００４６】
図２２を参照して、方法２２００は、ブロック２２０２、ブロック２２０４、ブロック２２０６およびまたはブロック２２０８に示されるような、１つまたは複数の機能、操作または作用を含んでいてもよい。方法２２００のための加工は、ブロック２２０２により、バッファ層上へのＩＩＩ−Ｖ族層の形成によりスタートしてもよい。該バッファ層を基板上に形成してもよく、該基板は、その上に核形成層を含んでいてもよい。該バッファ層は、例えば、窒化ガリウム、窒化アルミニウムガリウムまたはこれらの組み合わせ、鉄ドープまたは炭素ドープの窒化ガリウム系材料、あるいは窒化ガリウム系超格子材料などの好適な窒化ガリウム系材料を含んでいてもよい。ＩＩＩ−Ｖ族層は、例えば、ｎ＋窒化インジウムガリウム、ｎ＋窒化インジウム、ｎ＋窒化インジウムアルミニウムまたはｎ＋窒化アルミニウムガリウムなどのｎ＋窒化ガリウムを含んでいてもよい。
【００４７】
ＩＩＩ−Ｖ族層上への開口部を含むマスクの形成によって、方法２２００は、ブロック２２０２からブロック２２０４に進んでもよい。該マスク層は、例えば、窒化ケイ素を含むフォトリソグラフィパターン化操作とエッチング操作に好適な任意の材料を含んでいてもよい。開口部は好適なエッチング操作によって形成されてもよい。該開口部はＩＩＩ−Ｖ族層まで延びていてもよい。
【００４８】
該開口部内にショットキー層を再成長させることによって、方法２２００は、ブロック２２０４からブロック２２０６に進んでもよい。例えば、分子線エピタキシ、気相エピタキシ、固相エピタキシまたは液相エピタキシなどの任意の好適な方法を用いて、該ショットキー層を形成してもよい。種々の実施形態では、該再成長ショットキー層は、窒化ガリウム、窒化アルミニウムガリウム、窒化インジウムアルミニウム、窒化アルミニウム、窒化インジウムガリウム、窒化ガリウムボロン、窒化アルミニウムボロンまたはこれらの２つ以上の組み合わせなどのエピタキシャル材料を含む。
【００４９】
開口部内にショットキー層を有するマスクのＩＩＩ−Ｖ族層からの除去によって、方法２２００は、ブロック２２０６からブロック２２０８に進んでもよい。
【００５０】
本フローチャートには示していないが、方法２２００は、ショットキー層がソース接点とドレイン接点間に存在するように、ＩＩＩ−Ｖ族層上にソース接点を形成してショットキー層に隣接させるステップと、ＩＩＩ−Ｖ族層上にドレイン接点を形成してショットキー層に隣接させるステップと、をさらに含んでいてもよい。
【００５１】
本明細書に記載のＨＥＭＴの実施形態よびこうしたＨＥＭＴを含む装置は、種々の他の装置およびシステムに組み込まれ得る。システム２３００の実施例のブロック図を図２３に示す。例えば、電力増幅器モジュール２３０２は、ショットキー層を含む本明細書に記載のＨＥＭＴ１００、２００および３００を１つまたは複数備えていてもよい。例示のように、システム２３００は、ＲＦ電力増幅器モジュール２３０２を含む。例示のように、システム２３００は、ＲＦ電力増幅器モジュール２３０２と連結されたトランシーバ２３０４を含んでいてもよい。
【００５２】
ＲＦ電力基増幅器モジュール２３０２は、トランシーバ２３０４からＲＦ入力信号（ＲＦｉｎ）を受信し得る。ＲＦ電力基増幅器モジュール２３０４は、ＲＦ入力信号（ＲＦｉｎ）を増幅してＲＦ出力信号（ＲＦｏｕｔ）を供給してもよい。ＲＦ入力信号（ＲＦｉｎ）およびＲＦ出力信号（ＲＦｏｕｔ）は共に、図２３でそれぞれＴｘ−ＲＦｉｎおよびＴｘ−ＲＦｏｕｔで示される送信鎖の一部であってもよい。
【００５３】
増幅されたＲＦ出力信号（ＲＦｏｕｔ）は、アンテナ構造２３０８経由でＲＦ出力信号（ＲＦｏｕｔ）の無線（ＯＴＡ）送信を行うアンテナスイッチモジュール（ＡＳＭ）２３０６に供給され得る。また、ＡＳＭ２３０６は、アンテナ構造２３０８経由でＲＦ信号を受信し、受信したＲＦ信号（Ｒｘ）を受理鎖に沿ってトランシーバ２３０４に連結してもよい。
【００５４】
種々の実施形態では、アンテナ構造２３０８は、例えばダイポールアンテナ、モノポールアンテナ、パッチアンテナ、ループアンテナ、マイクロストリップアンテナ、あるいはＲＦ信号のＯＴＡ送受信に好適な他の任意のタイプのアンテナを含む指向性アンテナおよびまたは全方向性アンテナの１つまたは複数を含んでいてもよい。
【００５５】
システム２３００は、電力増幅を含む任意のシステムであってもよい。種々の実施形態では、システム２３００は、高無線周波数出力と周波数における電力増幅に特に有用であり得る。例えば、システム２３００は、任意の１つまたは複数の陸上通信および衛星通信、レーダシステム、および恐らく種々の産業および医療用途に好適であり得る。より具体的には、種々の実施形態において、システム２３００は、レーダ装置、衛星通信装置、携帯電話、携帯電話基地局、ラジオ放送あるいはテレビ増幅器システムから選択された１つであり得る。
【００５６】
本開示を上記に例示した実施時形態に関して説明したが、同じ目的を達成するように算出された広範囲の代替となるおよびまたは均等な実施案によって、本開示の範囲から逸脱することなく、本明細書で示しおよび説明した実施形態を置換し得ることは、当業者には理解されるであろう。当業者であれば、本開示による実施形態が、非常に広範囲の実施形態によって実施され得ることを容易に理解するであろう。この説明は、限定するものではなく、実例と見なされるように意図される。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッファ層上にＩＩＩ−Ｖ族層を形成するステップと、
前記ＩＩＩ−Ｖ族層上に、開口部を含むマスクを形成するステップと、
前記開口部内にショットキー層を再成長させて再成長ショットキー層を形成するステップと、
前記ショットキー層を再成長させた後に、前記ＩＩＩ−Ｖ族層から前記マスクを除去するステップと、
を備えることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記ＩＩＩ−Ｖ族層は、ｎ＋ＩＩＩ−Ｖ族材料を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ＩＩＩ−Ｖ族層は、ｎ＋窒化ガリウム、ｎ＋窒化インジウムガリウム、ｎ＋窒化インジウム、ｎ＋窒化インジウムアルミニウムまたはｎ＋窒化アルミニウムガリウムを含むことを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記ＩＩＩ−Ｖ族層は、未ドープのＩＩＩ−Ｖ族材料を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記開口部は、前記ＩＩＩ−Ｖ族層まで延び、また、前記再成長させるステップは、前記開口部内および前記ＩＩＩ−Ｖ族層上に前記ショットキー層を再成長させてこれを形成することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記マスクを形成するステップは、前記ＩＩＩ−Ｖ族層上に前記マスクを形成して前記ＩＩＩ−Ｖ族層を前記開口部を通じて露出させるステップを備え、また、前記方法はさらに、前記開口部を通じて前記露出されたＩＩＩ−Ｖ族層をエッチングして前記バッファ層を露出させるステップを備えることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記ショットキー層を再成長させるステップは、前記露出したバッファ層上に前記ショットキー層を再成長させるステップを備えることを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記ＩＩＩ−Ｖ族層を形成するステップは、前記バッファ層上に配置されたエッチング停止層上に前記ＩＩＩ−Ｖ族層を形成するステップを備え、また、前記エッチングするステップは、前記開口部を通じて前記ＩＩＩ−Ｖ族層とエッチング停止層とをエッチングして前記バッファ層を露出させるステップを備えることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記開口部を通じて前記バッファ層をエッチングするステップをさらに備えることを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記再成長ショットキー層がソース接点とドレイン接点間に存在するように、前記ＩＩＩ−Ｖ族層上に前記ソース接点を形成して前記再成長ショットキー層に隣接させるステップと、前記ＩＩＩ−Ｖ族層上に前記ドレイン接点を形成して前記再成長ショットキー層に隣接させるステップと、をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記再成長ショットキー層は、その第１側面と第２側面とが前記ＩＩＩ−Ｖ族層に隣接するように、前記ＩＩＩ−Ｖ族層を通じて形成されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
バッファ層と、
前記バッファ層上のＩＩＩ−Ｖ族層上と、
前記ＩＩＩ−Ｖ族層上のソース接点およびドレイン接点と、
前記ＩＩＩ−Ｖ族層上で、前記ソース接点およびドレイン接点間の再成長ショットキー層と、を含むことを特徴とする装置。
【請求項１３】
前記再成長ショットキー層は、前記ＩＩＩ−Ｖ族層上にあることを特徴とする請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
前記再成長ショットキー層は、前記ＩＩＩ−Ｖ族層の開口部内に配置されることを特徴とする請求項１２に記載の装置。
【請求項１５】
さらに、前記ソース接点は前記再成長ショットキー層に隣接し、前記ドレイン接点は前記再成長ショットキー層に隣接することを特徴とする請求項１２に記載の装置。
【請求項１６】
前記ＩＩＩ−Ｖ族層は、ｎ＋窒化ガリウム、ｎ＋窒化インジウムガリウム、ｎ＋窒化インジウム、ｎ＋窒化インジウムアルミニウムまたはｎ＋窒化アルミニウムガリウムを含むことを特徴とする請求項１２に記載の装置。
【請求項１７】
前記再成長ショットキー層は、窒化ガリウム、窒化アルミニウムガリウム、窒化インジウムアルミニウム、窒化アルミニウム、窒化インジウムガリウム、窒化ガリウムボロン、窒化インジウムボロンまたは窒化アルミニウムボロンの内の少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１２に記載の装置。
【請求項１８】
前記ＩＩＩ−Ｖ族層は、未ドープのＩＩＩ−Ｖ族材料を含むことを特徴とする請求項１２に記載の装置。
【請求項１９】
無線周波数（ＲＦ）出力信号を受信するアンテナスイッチモジュールと、
前記アンテナスイッチモジュールに連結されてＲＦ入力信号を生成するトランシーバと、
前記アンテナスイッチモジュールと前記トランシーバに連結されて、前記トランシーバからの前記ＲＦ入力信号を受信し、前記アンテナスイッチモジュールにＲＦ出力信号を供給する電力増幅器モジュールと、を備え、
前記電力増幅器モジュールは、バッファ層と、前記バッファ層上のＩＩＩ−Ｖ族層と、前記ＩＩＩ−Ｖ族層上のソース接点およびドレイン接点と、前記ＩＩＩ−Ｖ族層上で、前記ソース接点およびドレイン接点間の再成長ショットキー層と、を有する高電子移動度トランジスタを含むことを特徴とするシステム。
【請求項２０】
前記システムは、レーダ装置、衛星通信装置、携帯電話、基地局、ラジオ放送あるいはテレビ増幅器システムであることを特徴とする請求項１８に記載のシステム。
【請求項１】
バッファ層上にＩＩＩ−Ｖ族層を形成するステップと、
前記ＩＩＩ−Ｖ族層上に、開口部を含むマスクを形成するステップと、
前記開口部内にショットキー層を再成長させて再成長ショットキー層を形成するステップと、
前記ショットキー層を再成長させた後に、前記ＩＩＩ−Ｖ族層から前記マスクを除去するステップと、
を備えることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記ＩＩＩ−Ｖ族層は、ｎ＋ＩＩＩ−Ｖ族材料を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ＩＩＩ−Ｖ族層は、ｎ＋窒化ガリウム、ｎ＋窒化インジウムガリウム、ｎ＋窒化インジウム、ｎ＋窒化インジウムアルミニウムまたはｎ＋窒化アルミニウムガリウムを含むことを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記ＩＩＩ−Ｖ族層は、未ドープのＩＩＩ−Ｖ族材料を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記開口部は、前記ＩＩＩ−Ｖ族層まで延び、また、前記再成長させるステップは、前記開口部内および前記ＩＩＩ−Ｖ族層上に前記ショットキー層を再成長させてこれを形成することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記マスクを形成するステップは、前記ＩＩＩ−Ｖ族層上に前記マスクを形成して前記ＩＩＩ−Ｖ族層を前記開口部を通じて露出させるステップを備え、また、前記方法はさらに、前記開口部を通じて前記露出されたＩＩＩ−Ｖ族層をエッチングして前記バッファ層を露出させるステップを備えることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記ショットキー層を再成長させるステップは、前記露出したバッファ層上に前記ショットキー層を再成長させるステップを備えることを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記ＩＩＩ−Ｖ族層を形成するステップは、前記バッファ層上に配置されたエッチング停止層上に前記ＩＩＩ−Ｖ族層を形成するステップを備え、また、前記エッチングするステップは、前記開口部を通じて前記ＩＩＩ−Ｖ族層とエッチング停止層とをエッチングして前記バッファ層を露出させるステップを備えることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記開口部を通じて前記バッファ層をエッチングするステップをさらに備えることを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記再成長ショットキー層がソース接点とドレイン接点間に存在するように、前記ＩＩＩ−Ｖ族層上に前記ソース接点を形成して前記再成長ショットキー層に隣接させるステップと、前記ＩＩＩ−Ｖ族層上に前記ドレイン接点を形成して前記再成長ショットキー層に隣接させるステップと、をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記再成長ショットキー層は、その第１側面と第２側面とが前記ＩＩＩ−Ｖ族層に隣接するように、前記ＩＩＩ−Ｖ族層を通じて形成されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
バッファ層と、
前記バッファ層上のＩＩＩ−Ｖ族層上と、
前記ＩＩＩ−Ｖ族層上のソース接点およびドレイン接点と、
前記ＩＩＩ−Ｖ族層上で、前記ソース接点およびドレイン接点間の再成長ショットキー層と、を含むことを特徴とする装置。
【請求項１３】
前記再成長ショットキー層は、前記ＩＩＩ−Ｖ族層上にあることを特徴とする請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
前記再成長ショットキー層は、前記ＩＩＩ−Ｖ族層の開口部内に配置されることを特徴とする請求項１２に記載の装置。
【請求項１５】
さらに、前記ソース接点は前記再成長ショットキー層に隣接し、前記ドレイン接点は前記再成長ショットキー層に隣接することを特徴とする請求項１２に記載の装置。
【請求項１６】
前記ＩＩＩ−Ｖ族層は、ｎ＋窒化ガリウム、ｎ＋窒化インジウムガリウム、ｎ＋窒化インジウム、ｎ＋窒化インジウムアルミニウムまたはｎ＋窒化アルミニウムガリウムを含むことを特徴とする請求項１２に記載の装置。
【請求項１７】
前記再成長ショットキー層は、窒化ガリウム、窒化アルミニウムガリウム、窒化インジウムアルミニウム、窒化アルミニウム、窒化インジウムガリウム、窒化ガリウムボロン、窒化インジウムボロンまたは窒化アルミニウムボロンの内の少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１２に記載の装置。
【請求項１８】
前記ＩＩＩ−Ｖ族層は、未ドープのＩＩＩ−Ｖ族材料を含むことを特徴とする請求項１２に記載の装置。
【請求項１９】
無線周波数（ＲＦ）出力信号を受信するアンテナスイッチモジュールと、
前記アンテナスイッチモジュールに連結されてＲＦ入力信号を生成するトランシーバと、
前記アンテナスイッチモジュールと前記トランシーバに連結されて、前記トランシーバからの前記ＲＦ入力信号を受信し、前記アンテナスイッチモジュールにＲＦ出力信号を供給する電力増幅器モジュールと、を備え、
前記電力増幅器モジュールは、バッファ層と、前記バッファ層上のＩＩＩ−Ｖ族層と、前記ＩＩＩ−Ｖ族層上のソース接点およびドレイン接点と、前記ＩＩＩ−Ｖ族層上で、前記ソース接点およびドレイン接点間の再成長ショットキー層と、を有する高電子移動度トランジスタを含むことを特徴とするシステム。
【請求項２０】
前記システムは、レーダ装置、衛星通信装置、携帯電話、基地局、ラジオ放送あるいはテレビ増幅器システムであることを特徴とする請求項１８に記載のシステム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【公開番号】特開２０１２−２４８８３６（Ｐ２０１２−２４８８３６Ａ）
【公開日】平成２４年１２月１３日（２０１２．１２．１３）
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願２０１２−１１７２２６（Ｐ２０１２−１１７２２６）
【出願日】平成２４年５月２３日（２０１２．５．２３）
【出願人】（５９９０３４５９４）トライクイント・セミコンダクター・インコーポレイテッド (17)
【氏名又は名称原語表記】ＴｒｉＱｕｉｎｔ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ，Ｉｎｃ．
【住所又は居所原語表記】２３００ ＮＥ Ｂｒｏｏｋｗｏｏｄ Ｐａｒｋｗａｙ，Ｈｉｌｌｓｂｏｒｏ，Ｏｒｅｇｏｎ ９４１２４，Ｕ．Ｓ．Ａ．
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月１３日（２０１２．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−１１７２２６（Ｐ２０１２−１１７２２６）
【出願日】平成２４年５月２３日（２０１２．５．２３）
【出願人】（５９９０３４５９４）トライクイント・セミコンダクター・インコーポレイテッド (17)
【氏名又は名称原語表記】ＴｒｉＱｕｉｎｔ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ，Ｉｎｃ．
【住所又は居所原語表記】２３００ ＮＥ Ｂｒｏｏｋｗｏｏｄ Ｐａｒｋｗａｙ，Ｈｉｌｌｓｂｏｒｏ，Ｏｒｅｇｏｎ ９４１２４，Ｕ．Ｓ．Ａ．
【Ｆターム（参考）】
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