JP2018515926A5 - - Google Patents

Claims (24)

1. ガリウム窒化物電界効果トランジスタ（ＧａＮ ＦＥＴ）デバイスであって、
   基板としてのガリウム窒化物層とアルミニウムガリウム窒化物層とのスタックと、
   前記スタック上のガリウム窒化物のキャップ層と、
   前記キャップ層の第１の表面上のシリコン窒化物層であって、
   ３：４の比の２パーセント内のシリコン：窒素原子比と、
   ６００メカパスカル（ＭＰａ）〜１０００ＭＰａの応力と、
   ５原子百分率未満の水素含有量と、
   の特性を有する、前記シリコン窒化物層と、
   前記キャップ層の上のＧａＮ ＦＥＴのゲートであって、その中心部において前記キャップ層の第１の表面に直接に接し、その端部において前記シリコン窒化物層に部分的に重なる、前記ゲートと、
   を含む、ＧａＮ ＦＥＴデバイス。
2. 請求項１に記載のＧａＮ ＦＥＴデバイスであって、
   前記シリコン窒化物層が２５ナノメートル未満の厚みである、ＧａＮ ＦＥＴデバイス。
3. 請求項１に記載のＧａＮ ＦＥＴデバイスであって、
   前記シリコン窒化物層が２．０〜２．１の屈折率を有する、ＧａＮ ＦＥＴデバイス。
4. 請求項１に記載のＧａＮ ＦＥＴデバイスであって、
   前記シリコン窒化物層が、１２メガボルトパーセンチメートル（ＭＶ／ｃｍ）より大きい誘電破壊強度を有する、ＧａＮ ＦＥＴデバイス。
5. 請求項１に記載のＧａＮ ＦＥＴデバイスであって、
   ソースとドレインとを更に含む、ＧａＮ ＦＥＴデバイス。
6. 請求項５に記載のＧａＮ ＦＥＴデバイスであって、
   前記ソースのコンタクト金属に電気的に接触するソース金属であって、前記ゲートに重なる、前記ソース金属を更に含む、ＧａＮ ＦＥＴデバイス。
7. 請求項６に記載のＧａＮ ＦＥＴデバイスであって、
   前記ソース金属と前記ゲートとの間の誘電体層を更に含む、ＧａＮ ＦＥＴデバイス。
8. 請求項５に記載のＧａＮ ＦＥＴデバイスであって、
   前記シリコン窒化物層が、前記ゲートの端部の下の第１の部分と、前記ドレインと前記ゲートから距離を開けられた前記ゲートと前記ドレインとの間の第２の部分とを含む、ＧａＮ ＦＥＴデバイス。
9. ガリウム窒化物電界効果トランジスタ（ＧａＮ ＦＥＴ）デバイスであって、
   基板としてのガリウム窒化物層とアルミニウムガリウム窒化物層とのスタックと、
   前記スタック上のガリウム窒化物のキャップ層と、
   前記キャップ層の第１の表面上のシリコン窒化物層であって、
   ３：４の比の２パーセント内のシリコン：窒素原子比と、
   ６００メカパスカル（ＭＰａ）〜１０００ＭＰａの応力と、
   ５原子百分率未満の水素含有量と、
   の特性を有する、前記シリコン窒化物層と、
   ソースとドレインとであって、前記シリコン窒化物層が前記ソースと前記ドレインとの間に位置する、前記ソースとドレインと、
   前記ソースと前記ドレインとの間の前記キャップ層の上の前記ＧａＮ ＦＥＴのゲートであって、その中心部において前記キャップ層の第１の表面に直接に接し、その端部において前記シリコン窒化物層に部分的に重なる、前記ゲートと、
   を含む、ＧａＮ ＦＥＴデバイス。
10. 請求項１に記載のＧａＮ ＦＥＴデバイスであって、
    前記ソースのコンタクト金属に電気的に接触するソース金属であって、前記ゲートに重なる、前記ソース金属を更に含む、ＧａＮ ＦＥＴデバイス。
11. 請求項１０に記載のＧａＮ ＦＥＴデバイスであって、
    前記ソース金属と前記ゲートとの間の誘電体層を更に含む、ＧａＮ ＦＥＴデバイス。
12. 請求項９に記載のＧａＮ ＦＥＴデバイスであって、
    前記シリコン窒化物層が、前記ゲートの端部の下の第１の部分と、前記ドレインと前記ゲートとから空間を開けられている前記ゲートと前記ドレインとの間の第２の部分とを含む、ＧａＮ ＦＥＴデバイス。
13. ガリウム窒化物電界効果トランジスタ（ＧａＮ ＦＥＴ）デバイスであって、
    ガリウム窒化物層とアルニミウムガリウム窒化物層とのスタックと、
    前記スタック上のガリウム窒化物のキャップ層と、
    前記キャップ層上のシリコン窒化物層であって、
    ３：４の比の２パーセント内のシリコン：窒素原子比と、
    ６００メカパスカル（ＭＰａ）〜１０００ＭＰａの応力と、
    ５原子百分率未満の水素含有量と、
    の特性を有する、前記シリコン窒化物層と、
    ソースとドレインと、
    前記ソースと前記ドレインとの間の前記キャップ層の上の前記ＧａＮ ＦＥＴのゲートであって、その中心部において前記キャップ層の第１の表面に直接に接し、その端部において前記シリコン窒化物層に部分的に重なる、前記ゲートと、
    前記ソースのコンタクト金属に電気的に接触するソース金属であって、前記ゲートに重なる、前記ソース金属と、
    を含み、
    前記シリコン窒化物層が、前記ゲートの端部の下の第１の部分と、前記ドレインと前記ゲートから空間を開けられている前記ゲートと前記ドレインとの間の第２の部分とを含む、ＧａＮ ＦＥＴデバイス。
14. ガリウム窒化物電界効果トランジスタ（ＧａＮ ＦＥＴ）デバイスを形成する方法であって、
    基板としてのガリウム窒化物層とアルニニウムガリウム窒化物層とのスタックを形成することと、
    前記スタック上にガリウム窒化物のキャップ層を形成することと、
    低圧化学気相成長（ＬＰＣＶＤ）プロセスを用いて前記キャップ層の第１の表面上にシリコン窒化物層を形成することであって、前記シリコン窒化物層が、
    ３：４の比の２パーセント内のシリコン：窒素原子比と、
    ６００メカパスカル（ＭＰａ）〜１０００ＭＰａの応力と、
    ５原子百分率未満の水素含有量と、
    の特性を有する、前記シリコン窒化物層を形成することと、
    前記シリコン窒化物層の上にエッチマスクを形成することと、
    前記エッチマスクにより露出される前記シリコン窒化物層を除去することと、
    その後に前記エッチマスクを除去することと、
    前記キャップ層の上に前記ＧａＮ ＦＥＴのゲートを形成することであって、前記ゲートが、その中心部において前記キャップ層の第１の表面に直接に接し、その端部において前記シリコン窒化物層に部分的に重なる、前記ゲートを形成することと、
    を含む、方法。
15. 請求項１４に記載の方法であって、
    前記ＬＰＣＶＤプロセスが、
    ＬＰＣＶＤファーネスに前記基板を置くことと、
    前記ＬＰＣＶＤファーネスにおいて前記基板を８００℃〜８２０℃の温度まで加熱することと、
    アンモニアガスとジクロロシランガスとを４対６の比で１５０ミリトル〜２５０ミリトルの圧力で反応チャンバに提供することと、
    前記ＬＰＣＶＤファーネスから前記基板を取り除くことと、
    を含む、方法。
16. 請求項１４に記載の方法であって、
    前記シリコン窒化物層を除去することが、フッ素ラジカルを用いる反応性イオンエッチ（ＲＩＥ）プロセスを含む、方法。
17. 請求項１４に記載の方法であって、
    前記シリコン窒化物層が２５ナノメートル未満の厚みである、方法。
18. 請求項１４に記載の方法であって、
    前記シリコン窒化物層が２．０〜２．１の屈折率を有する、方法。
19. 請求項１４に記載の方法であって、
    前記シリコン窒化物層が、１２メガボルトパーセンチメートル（ＭＶ／ｃｍ）より大きい誘電破壊強度を有する、方法。
20. ガリウム窒化物電界効果トランジスタ（ＧａＮ ＦＥＴ）デバイスを形成する方法であって、
    基板としてのガリウム窒化物層とアルミニウムガリウム窒化物層とのスタックを形成することと、
    前記スタック上にガリウム窒化物のキャップ層を形成することと、
    低圧化学気相成長（ＬＰＣＶＤ）プロセスを用いて前記キャップ層の第１の表面上にシリコン窒化物層を形成することであって、前記ＰＰＤＶＤプロセスが、
    前記基板をＬＰＣＶＤファーネス内に置くことと、
    前記ＬＰＣＶＤファーネスにおいて前記基板を８００℃〜８２０℃の温度まで加熱することと、
    アンモニアガスとジクロロシランガスとを４対６の比で１５０ミリトル〜２５０ミリトルの圧力で反応チャンバに提供することと、
    前記ＬＰＣＶＤファーネスから前記基板を取り除くことと、
    による、前記シリコン窒化物層を形成することと、
    前記シリコン窒化物層の上にエッチングマスクを形成することと、
    前記エッチングマスクにより露出された前記シリコン窒化物層を取り除くことと、
    その後に前記エッチングマスクを取り除くことと、
    前記キャップ層の上に前記ＧａＮ ＦＥＴのゲート構造を形成することであって、前記ゲート構造が、その中心部において前記キャップ層の第１の表面に直接に接し、その端部において前記シリコン窒化物層に部分的に重なる、前記ゲートを形成することと、
    を含む、方法。
21. 請求項２０に記載の方法であって、
    前記シリコン窒化物層を取り除くことが、フッ素ラジカルを用いるＲＩＥプロセスを含む、方法。
22. 請求項２０に記載の方法であって、
    前記シリコン窒化物層が１０ナノメートルから２０ナノメートルの厚みである、方法。
23. 請求項２０に記載の方法であって、
    前記シリコン窒化物層が２．０から２．１の屈折率を有する、方法。
24. 請求項２０に記載の方法であって、
    前記シリコン窒化物層が、１２メガボルトパーセンチメートル（ＭＶ／ｃｍ）より大きい誘電破壊強度を有する、方法。