一种适用于铝镓氮化合物/氮化镓高电子迁移率晶体管的肖特基接触系统技术方案

本发明专利技术公开了一种适用于铝镓氮化合物/氮化镓高电子迁移率晶体管的肖特基接触系统，AlGaN/GaN HEMT的栅电极采用双层Ni/Mo/Ti/Pt/Y/Ti结构的肖特基接触系统，且第二层Ni/Mo/X/Y/Ti宽度大于第一层Ni/Mo/X/Y/Ti宽度；肖特基接触系统采用蒸发的方法在AlGaN势垒层的表面依次淀积Ni、Mo、X、Y、Ti、Ni、Mo、X、Y、Ti形成栅电极，其中，X金属层为Ti或Ti/Pt或Ti/Pt/Ti/Pt或Ti/Mo/Ti/Mo；Y金属层为Au或Al或Cu或Au/Pt/Au或Al/Pt/Al或Cu/Pt/Cu。本发明专利技术制得肖特基接触系统与传统的肖特基接触系统相比，具有更小的热胀系数及更低热导率，在器件工作时使得其中的金属层具有比外延层更低的温度，从而规避其热胀因素对器件性能与可靠性的影响，同时还降低了栅阻，提升器件的频率特性。

A Schottky contact system for aluminum gallium nitrogen compound / gallium nitride high electron mobility transistor

The invention discloses a Schottky contact system is suitable for aluminum gallium nitride / GaN high electron mobility transistor, the gate electrode of AlGaN/GaN HEMT using the Schottky contact system of double-layer Ni/Mo/Ti/Pt/Y/Ti structure, and the second layer Ni/Mo/X/Y/Ti layer Ni/Mo/X /Y/Ti width is greater than the first width; the surface of the Schottky contact system using evaporation method in AlGaN barrier layer in turn Ni, Mo, X, deposition of Y, Ti, Ni, Mo, X, Y, Ti and X, forming a gate electrode, a metal layer is Ti or Ti/Pt or Ti/Pt/Ti/Pt or Ti/Mo/Ti/Mo; Y metal layer is Au or Al or Cu or Au/Pt/Au or Al/Pt/Al or Cu/Pt/Cu. The prepared Schottky contact system Schottky contact system compared with the traditional thermal expansion coefficient has a smaller and more low thermal conductivity, the metal layer in the device has a lower temperature than the epitaxial layer, thus avoiding the expansion factor effect on device performance and reliability, but also reduces the gate resistance. To enhance the frequency characteristics of the device.

【技术实现步骤摘要】
一种适用于铝镓氮化合物/氮化镓高电子迁移率晶体管的肖特基接触系统
本专利技术涉及的是一种适合铝镓氮化合物/氮化镓高电子迁移率晶体管的具有复合金属势垒层的肖特基接触系统。
技术介绍
铝镓氮化合物(AlGaN)/氮化镓(GaN)高电子迁移率晶体管(HEMT)作为第三代宽禁带化合物半导体器件,其所具有的高频、大功率特性是现有Si和GaAs等半导体技术所不具备的，使得其在微波应用领军具有独特的优势，从而成为了半导体微波功率器件研究的热点。近年来研究人员在AlGaN/GaNHEMT的微波性能方面已取得了很好的突破,特别是输出功率能力方面，目前公开的小尺寸AlGaN/GaNHEMT的输出功率密度在X波段可达30W/mm以上（Wuetal.IEEEElectronDeviceLett.，Vol.25，No.3，pp.117-119，2004.）、Ka波段其输出功率甚至也达到了10W/mm以上（T.Palaciosetal.,IEEEELECTRONDEVICELETTERS,VOL.26,NO.11,pp.781-783，2005.）。肖特基栅工艺是AlGaN/GaNHEMT器件研制中的关键工艺，肖特基栅的作用一个方面是与AlGaN/GaNHEMT器件形成肖特基接触，从而在器件工作的时候，肖特基栅上的电压变化能够调制沟道中二维电子气。判断肖特基栅工艺好坏一般从势垒的热稳定性、栅阻等几个方面进行判别，但对于AlGaN/GaNHEMT器件来说，还有一个重要的方面就是构成肖特基栅的金属体系热胀系数与GaN或者AlGaN的失配要尽量的小，这是因为一方面AlGaN/GaNHEMT器件中AlGaN势垒层与GaN沟道层存在较大的晶格失配，热胀系数大的肖特基栅金属体系可能加剧这一失配，从而引起器件的可靠性问题；另外GaN或者AlGaN具有很强的压电极化效应，热胀系数大的肖特基栅金属体系还有可能引起还有可能引起器件性能上随温度变化更加剧烈。目前常用Ni/Au/Ti或者Ni/Pt/Au/Pt/Ti或者Ni/Pt/Au/Ni或者Pt/Au/Pt/Ti等多层金属体系作为AlGaN/GaNHEMT器件的肖特基栅，在这些金属体系中，Ni或者Ni/Pt或者Pt等金属层与AlGaN/GaNHEMT器件的外延层形成肖特基势垒接触，而Au金属层的作用主要是降低栅阻，Au金属层上的Ti或者Ni或者Pt/Ti等金属层的主要作用是保护Au金属层，使得后续淀积SiN保护介质层时Au金属层不会与SiN介质层发生共金反应。Ni/Au/Ti或者Ni/Pt/Au/Pt/Ti或者Ni/Pt/Au/Ni或者Pt/Au/Pt/Ti等多层金属体系作为AlGaN/GaNHEMT器件的肖特基栅时，由于Ni金属层或者Ni/Pt或者Pt金属层由于自身应力较大其厚度一般在30-50nm左右，这样使得其上的Au金属层离AlGaN/GaNHEMT器件的外延层比较靠近，Au金属层与AlGaN/GaNHEMT器件的外延层存在较大的热失配，使得器件在高温下工作时存在可靠性隐患。半导体工艺中可作为AlGaN/GaNHEMT器件肖特基栅的多层金属体系中，除了Au可以起到降低器件栅阻的作用外，还可以选用的有Al或者Cu，但是不管是Au或者是Al还是Cu，它们热胀系数均较大，与AlGaN/GaNHEMT器件的外延层都存在较大的热失配，不利于高可靠AlGaN/GaNHEMT器件的制造，因此需要加以改进，来降低Au或者是Al或者是Cu这几种金属带来的影响。
技术实现思路
本专利技术提供了一种适合铝镓氮化合物/氮化镓高电子迁移率晶体管的具有复合金属势垒层的肖特基接触系统，具体是一种采用了Ni/Mo双层复合金属势垒层的肖特基接触系统，提高了器件在高温下工作时存在可靠性。本专利技术的技术方案：一种适用于铝镓氮化合物/氮化镓高电子迁移率晶体管的肖特基接触系统，铝镓氮（AlGaN）/氮化镓（GaN）高电子迁移率晶体管（HEMT）的栅电极所采用的肖特基接触系统包括第一Ni/Mo/X/Y/Ti多层金属体系和形成在第一Ni/Mo/X/Y/Ti多层金属体系上的第二Ni/Mo/X/Y/Ti多层金属体系，且第二Ni/Mo/X/Y/Ti多层金属体系宽度大于第一Ni/Mo/X/Y/Ti多层金属体系宽度；其中，所述X金属层为Ti或Ti/Pt或Ti/Pt/Ti/Pt或Ti/Mo/Ti/Mo；所述Y金属层为Au或Al或Cu或Au/Pt/Au或Al/Pt/Al或Cu/Pt/Cu。优选方案之一：所述肖特基接触系统为Ni/Mo/X/Y/Ti/Ni/Mo/X/Y/Ti，其中Ni金属层的厚度为5-10nm，Mo金属层的厚度为10-30nm，Ti金属层的厚度为10-30nm；所述X金属层为Ti/Pt，X金属层中的Ti金属层的厚度为70-150nm，Pt金属层的厚度为30-50nm；所述Y金属层为Au、Al或Cu，Y金属层中的Au、Al或Cu金属层的厚度为300-500nm。优选方案之一：所述肖特基接触系统为Ni/Mo/X/Y/Ti/Ni/Mo/X/Y/Ti，其中Ni金属层的厚度为5-10nm，Mo金属层的厚度为10-30nm，Ti金属层的厚度为10-30nm；所述X金属层为Ti/Pt/Ti/Pt或Ti/Mo/Ti/Mo，X金属层中每层Ti金属层的厚度为35-75nm，每层Pt或Mo金属层的厚度为30-50nm；所述Y金属层为Au、Al或Cu，Y金属层中的Au、Al或Cu金属层的厚度为300-500nm。优选方案之一：所述肖特基接触系统为Ni/Mo/X/Y/Ti/Ni/Mo/X/Y/Ti，其中Ni金属层的厚度为5-10nm，Mo金属层的厚度为10-30nm，Ti金属层的厚度为10-30nm；所述X金属层为Ti，其厚度为70-150nm；所述Y金属层为Au/Pt/Au或Al/Pt/Al或Cu/Pt/Cu，Y金属层中Au、Al或Cu金属层优选的厚度为300-500nm，Pt金属层优选的厚度为30-50nm。优选方案之一：所述肖特基接触系统为Ni/Mo/X/Y/Ti/Ni/Mo/X/Y/Ti，其中Ni金属层的厚度为5-10nm，Mo金属层的厚度为10-30nm，Ti金属层的厚度为10-30nm；所述X金属层为Ti，其厚度为70-150nm；所述Y金属层为Au、Al或Cu，Y金属层中Au、Al或Cu金属层优选的厚度为300-500nm。为了制造高可靠的AlGaN/GaNHEMT器件，本专利技术采用具有更小热胀系数的金属Mo作为肖特基势垒金属层，在金属Mo与外延层之间插入较为薄层的金属Ni起到粘附作用，克服金属Mo较差的粘附性，不适合直接与外延层接触形成肖特基接触的问题；另外为克服Au、Al或Cu这几种金属高的热胀系数带来的不利影响，在器件肖特基接触金属与Au或者是Al或者是Cu之间插入具有较低热胀系数，同时具有较低热导率的Ti金属层来使得器件工作时Au、Al或Cu具有比外延层更低的温度，从而规避其热胀因素。本专利技术的有益效果：本专利技术制得肖特基接触系统与传统的肖特基接触系统相比，具有更小的热胀系数，使得肖特基接触系统的热胀系数与其下的半导体材料具有更好的适配性，避免了对器件性能与可靠性的影响；同时由于本专利技术采用的Mo金属具有更差的导热特性，在器件工作时使得其中的金属层本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种适用于铝镓氮化合物/氮化镓高电子迁移率晶体管的肖特基接触系统，其特征在于：铝镓氮（AlGaN）/氮化镓（GaN）高电子迁移率晶体管（HEMT）的栅电极所采用的肖特基接触系统包括第一Ni/Mo/X/Y/Ti多层金属体系和形成在第一Ni/Mo/X/Y/Ti多层金属体系上的第二Ni/Mo/X/Y/Ti多层金属体系，且第二Ni/Mo/X/Y/Ti多层金属体系宽度大于第一Ni/Mo/X/Y/Ti多层金属体系宽度；其中，所述X金属层为Ti或Ti/Pt或Ti/Pt/Ti/Pt或Ti/Mo/Ti/Mo；所述Y金属层为Au或Al或Cu或Au/Pt/Au或Al/Pt/Al或Cu/Pt/Cu。

【技术特征摘要】
1.一种适用于铝镓氮化合物/氮化镓高电子迁移率晶体管的肖特基接触系统，其特征在于：铝镓氮（AlGaN）/氮化镓（GaN）高电子迁移率晶体管（HEMT）的栅电极所采用的肖特基接触系统包括第一Ni/Mo/X/Y/Ti多层金属体系和形成在第一Ni/Mo/X/Y/Ti多层金属体系上的第二Ni/Mo/X/Y/Ti多层金属体系，且第二Ni/Mo/X/Y/Ti多层金属体系宽度大于第一Ni/Mo/X/Y/Ti多层金属体系宽度；其中，所述X金属层为Ti或Ti/Pt或Ti/Pt/Ti/Pt或Ti/Mo/Ti/Mo；所述Y金属层为Au或Al或Cu或Au/Pt/Au或Al/Pt/Al或Cu/Pt/Cu。2.根据权利要求1所述的一种适用于铝镓氮化合物/氮化镓高电子迁移率晶体管的肖特基接触系统，其特征在于：所述肖特基接触系统为Ni/Mo/X/Y/Ti/Ni/Mo/X/Y/Ti，其中Ni金属层的厚度为5-10nm，Mo金属层的厚度为10-30nm，Ti金属层的厚度为10-30nm；所述X金属层为Ti/Pt，X金属层中的Ti金属层的厚度为70-150nm，Pt金属层的厚度为30-50nm；所述Y金属层为Au、Al或Cu，Y金属层中的Au、Al或Cu金属层的厚度为300-500nm。3.根据权利要求1所述的一种适用于铝镓氮化合物/氮化镓高电子迁移率晶体管的肖特基接触系统，其特征在于：所述肖特基接触系统为Ni/Mo/X/Y/Ti/Ni/Mo/X/Y/Ti，其中Ni金属...

【专利技术属性】
技术研发人员：任春江，陈堂胜，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第五十五研究所，
类型：发明
国别省市：江苏,32