功率半导体器件及其制作方法技术

本发明专利技术提供一种功率半导体器件及其制作方法，涉及半导体元器件技术领域。该功率半导体器件包括：半导体有源层、覆盖在所述半导体有源层上的第一介质层；穿过所述第一介质层，且与所述半导体有源层欧姆接触的电极，所述电极包括自下而上依次形成的第一Ti层、Al层、第二Ti层和TiN层。解决了在制作电极的过程中为了防止退火时电极被氧化而采用含金的材料导致制作成本较高的问题。

【技术实现步骤摘要】
功率半导体器件及其制作方法
本专利技术涉及半导体元器件技术，尤其涉及一种功率半导体器件及其制作方法。
技术介绍
随着高效完备的功率转换电路和系统需求的日益增加，具有低功耗和高速特性的功率器件越来越受到业界的关注。GaN(氮化镓)是第三代宽禁带半导体材料，由于其具有大禁带宽度、高电子饱和速率、高击穿电场，较高热导率，耐腐蚀和抗辐射性能，在高压、高频、高温、大功率和抗辐照环境条件下具有较强的优势，被认为是研究短波光电子器件和高压高频率大功率器件的最佳材料。GaN基AlGaN/GaN(AlGaN为氮化镓铝)材料的大功率半导体器件是研究的热点，这是因为AlGaN/GaN异质结处能形成高浓度、高迁移率的2DEG(Two-dimensionalelectrongas，二维电子气),同时异质结对2DEG具有良好的调节作用。目前，大部分功率半导体器件使用贵重的金作为电极材料，导致制作成本较高。例如，在制作AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管的源/漏电极时，通常先形成Ti(钛)/Al(铝)/x/Au(金，x通常是Ni,Ta,Ti等)的复合层，再进行光刻获得图案化的源/漏电极，之后需要进行快速退火工艺以形成导电性能优良的合金电极。位于最上层的金能防止退火过程中电极被氧化。
技术实现思路
本专利技术提供一种功率半导体器件及其制作方法，解决了在制作电极的过程中为了防止退火时电极被氧化而采用含金的材料导致制作成本较高的问题。本专利技术实施例一方面提供一种功率半导体器件，包括：半导体有源层、覆盖在所述半导体有源层上的第一介质层；穿过所述第一介质层，且与所述半导体有源层欧姆接触的电极，所述电极包括自下而上依次形成的第一Ti层、Al层、第二Ti层和TiN层。本专利技术实施例另一方面提供一种功率半导体器件的制作方法，包括：形成半导体有源层；在所述半导体有源层上形成第一介质层；形成穿过所述第一介质层，且与所述半导体有源层欧姆接触的电极，所述电极包括自下而上依次形成的第一Ti层、Al层、第二Ti层和TiN层。本专利技术提供的功率半导体器件中，与半导体有源层欧姆接触的电极的材料包括自下而上依次形成的Ti层、Al层、Ti层和TiN层，实验表明其中最外层的TiN层的表面形貌比较好，且形成的电极接触电阻比较小，而且，由于电极材料中不含金，因此能显著降低电极的制作成本。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为实施例一提供的一种功率半导体器件的剖面示意图；图2为实施例一提供的另一种功率半导体器件的剖面示意图；图3为实施例一提供的又一种功率半导体器件的剖面示意图；图4为实施例二提供的功率半导体器件的制作方法的流程图；图5a～图5g为本专利技术实施例三提供的功率半导体器件的制作方法中各步骤形成的结构示意图；图6a～图6g为本专利技术实施例四提供的功率半导体器件的制作方法中各步骤形成的结构示意图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例一图1为实施例一提供的一种功率半导体器件的剖面示意图；图2为实施例一提供的另一种功率半导体器件的剖面示意图；图3为实施例一提供的又一种功率半导体器件的剖面示意图。如图1所示，功率半导体器件包括半导体有源层11和覆盖在半导体有源层11上的第一介质层12。该功率半导体器件还包括穿过第一介质层12，且与半导体有源层11欧姆接触的电极13，该电极13包括自下而上依次形成的第一Ti层131、Al层132、第二Ti层133和TiN(氮化钛)层134。欧姆接触是指金属与半导体的接触，而其接触面的电阻值远小于半导体本身的电阻，使得形成有该欧姆接触的器件在操作时，大部分的电压降在金属和半导体内的有源区(Activeregion)，而不在接触面。上述实施中的电极13的材料中不含金，实验表明，用该材料形成的电极中最外层的TiN层的表面形貌比较好，且形成的电极接触电阻比较小。上述实施例中，半导体有源层11可以包括自下而上依次形成的衬底111、GaN层112和AlGaN层113，电极13与AlGaN层113接触。衬底可以包括但不限于SiC、Si或者蓝宝石。作为功率半导体器件(如高电子迁移率晶体管、肖特基二极管)的半导体有源层11，其中在衬底11和GaN层112之间还可以形成一个成核层(图中未示出)，该成核层的材料一般为AlN，GaN层112通常被称为缓冲层，该层还可以是AlGaN与GaN的复合层。AlGaN层113通常被称为势垒层，该层还可以是包括AlN插入层的AlGaN层，也可以包括GaN盖帽层。在GaN层112和AlGaN层113之间的界面处存在一个二维形态的薄电子层称之为二维电子气(2DEG)，该二维电子气表现出较高的电子迁移率特性，因此由具有GaN层112和AlGaN层113的半导体有源层11形成的功率半导体器件具备高电子迁移率的特征。上述实施例中，第一介质层12可以包括自下而上依次形成的Si3N4层121和PETEOS(plasma-enhancedtetraethy-lortho-silicate，四乙氧基硅烷的等离子增强沉积)层122，以保证电极13与其它导电组件(图中未示出)之间可靠的电绝缘。上述实施例中，电极13的底部可以嵌入在半导体有源层11中(图中未示出)，使得电极13与半导体有源层11的接触面积增大，从而降低了接触电阻。上述实施例中，第一Ti层的厚度可以为200埃，Al层的厚度可以为1200埃，第二Ti层的厚度可以为200埃，TiN层的厚度为可以200埃，以此材料形成的电极13兼顾了低廉的成本与优异的导电性能。本实施例中，功率半导体器件可以为的高电子迁移率晶体管，如图2所示，上述实施例中的电极13包括源电极21和漏电极22.且该功率半导体器件还包括穿过第一介质层12，且与半导体有源层11接触的栅电极23，以及覆盖在栅电极23、源电极21和漏电极22上的第二介质层54。其中，栅电极23位于源电极21和漏电极22之间。由此，栅电极23、源电极21、漏电极22、第一介质层12及半导体有源层11一起形成高电子迁移率晶体管的主要结构。本实施例中，功率半导体器件还可以为肖特基二极管，如图3所示，上述实施例中的电极13为阴极。且功率半导体器件还包括：穿过第一介质层12，且与半导体有源层11接触的阳极62，以及覆盖在阴极13、阳极31上的第三介质层63。由此，阴极13、阳极62、第一介质层12及半导体有源层11一起形成肖特基二极管的主要结构。本实施例提供的功率半导体器件中，与半导体有源层欧姆接触的电极的材料包括自下而上依次形成的Ti层、Al层、Ti层和TiN层，实验表明其中最外层的TiN层的表面形貌比较好，且形成的电极接触电阻比较小，而且，由于电极材本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种功率半导体器件，其特征在于，包括：半导体有源层、覆盖在所述半导体有源层上的第一介质层；穿过所述第一介质层，且与所述半导体有源层欧姆接触的电极，所述电极包括自下而上依次形成的第一Ti层、Al层、第二Ti层和TiN层。

【技术特征摘要】
1.一种功率半导体器件，其特征在于，包括：半导体有源层、覆盖在所述半导体有源层上的第一介质层；穿过所述第一介质层，且与所述半导体有源层欧姆接触的电极，所述电极包括自下而上依次形成的第一Ti层、Al层、第二Ti层和TiN层。2.根据权利要求1所述的功率半导体器件，其特征在于，所述第一Ti层的厚度为200埃，所述Al层的厚度为1200埃，所述第二Ti层的厚度为200埃，所述TiN层的厚度为200埃。3.根据权利要求1所述的功率半导体器件，其特征在于，所述电极的底部嵌入所述半导体有源层中。4.根据权利要求1所述的功率半导体器件，其特征在于，所述电极包括源电极和漏电极，所述功率半导体器件还包括：穿过所述第一介质层，且与所述半导体有源层接触的栅电极，以及覆盖在所述栅电极、所述源电极和所述漏电极上的第二介质层；所述栅电极位于所述源电极和所述漏电极之间，所述功率半导体器件为高电子迁移率晶体管。5.根据权利要求1所述的功率半导体器件，其特征在于，所述电极为阴极，所述功率半导体器件还包括：穿过所述第一介质层，且与所述半导体有源层接触的阳极，以及覆盖在所述阴极、所述阳极上的第三介质层，所述功率半导体器件为肖特基二极管。6.一种功率半导体器件的制作方法，其特征在于，包括：形成半导体有源层；在所述半导体有源层上形成第一介质层；形成穿过所述第一介质层，且与所述半导体有源层欧姆接触的电极，所述电极包括自下而上依次形成的第一Ti层、Al层、第二Ti层和TiN层。7.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘美华，孙辉，林信南，陈建国，
申请(专利权)人：北京大学，北大方正集团有限公司，深圳方正微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11