一种适用于AlGaN/GaN器件的欧姆接触制作方法技术

本发明专利技术具体涉及一种适用于AlGaN/GaN器件的欧姆接触制作方法。该方法包括：对AlGaN/GaN材料进行表面处理；对所述AlGaN/GaN材料表面蒸发或溅射Ti金属；对所述Ti金属表面淀积SiO2保护层；对所述淀积SiO2保护层后的样品进行包封退火处理；去除所述包封退火处理后的SiO2保护层、Ti金属层及包封退火处理过程中形成的TiN；对样品进行表面处理；对样品表面依次蒸发或溅射Ti/Al/Ni/Au；对样品进行退火处理。该方法制作的欧姆接触电极因使用二次退火势垒层拥有更高密度的N空位，降低了欧姆接触电阻，同时二次退火、合金温度降低，使合金后的金属表面平整度良好，提升了器件性能。

An ohmic contact fabrication method for AlGaN/GaN devices

The invention specifically relates to an ohmic contact manufacturing method suitable for AlGaN/GaN devices. The method includes the surface treatment of the AlGaN/GaN material, the evaporation of the surface of the AlGaN/GaN material or the sputtering of Ti metal, the deposition of the SiO2 protection layer on the surface of the Ti metal, the encapsulation annealing treatment of the samples after the deposition of the SiO2 protection layer, and the removal of the SiO2 protection layer, the Ti metal layer and the encapsulation after the encapsulation annealing treatment. TiN formed in the annealing process; surface treatment of the sample; surface evaporation or sputtering of Ti/Al/Ni/Au in turn; annealing of the sample. The ohm contact electrode made by this method has a higher density of N vacancy with two annealing barrier layers, which reduces the ohmic contact resistance. At the same time, the two annealing and alloy temperature decrease, so that the metal surface after the alloy has a good surface smoothness and improves the performance of the device.

【技术实现步骤摘要】
一种适用于AlGaN/GaN器件的欧姆接触制作方法
本专利技术涉及半导体工艺
，尤其涉及一种适用于AlGaN/GaN器件的欧姆接触制作方法。
技术介绍
半导体的发展经历了Si、Ge元素代表的第一代半导体材料，GaAs、InP为代表的第二代半导体材料，GaN、SiC为代表的第三代半导体材料。作为第三代半导体材料的代表，GaN是目前同时实现高频、高效、大功率的唯一材料，对应波长覆盖了可见光到紫外光的范围，其在半导体领域具有极大的应用前景。目前GaN/AlGaN器件的研制已经成为半导体器件领域研究的热点，而欧姆接触电极工艺是GaN/AlGaN器件的研制的关键技术之一，它将直接影响器件的输出功率和频率特性等性能。对于GaN/AlGaN材料上欧姆接触的形成可以通过降低金属与半导体之间的势垒高度差或提高金属与半导体界面的电子浓度来实现。金属层材料的选择方面，首要是势垒层金属的选择，目前最常用的金属是Ti金属。Ti金属具有低功函数、高化学活性的特点，可以降低与GaN/AlGaN材料之间的势垒高度差，同时可使Ti金属在高温退火的过程中，可以萃取GaN/AlGaN材料中的N，与其发生氮化反应形成TiN，从而在GaN/AlGaN表面形成高密度N空位，使电极下方的GaN/AlGaN层变成重掺杂区，区域电子浓度增加，形成良好的欧姆接触。在传统的退火合金工艺中，形成的N空位密度较低，同时如果温度太高，合金后的金属形貌往往并不理想。如上所述，可以使用Ti金属作为势垒层金属。而如何设计工艺使GaN/AlGaN表面获得更高密度的N空位同时保持金属形貌，成为降低接触电阻，形成良好欧姆接触电极的关键。
技术实现思路
本专利技术目的在于提出一种适用于AlGaN/GaN器件的欧姆接触制作方法，使GaN/AlGaN表面获得更高密度的N空位同时保持金属形貌，获得低欧姆接触电阻。为达到上述目的，本专利技术提供一种适用于AlGaN/GaN器件的欧姆接触制作方法。首先，在经过表面处理的AlGaN/GaN材料上电子束蒸发或溅射Ti金属层，在Ti金属层上使用PECVD淀积SiO2保护层，氮气氛围中850℃～950℃包封退火处理。Ti金属包封退火处理可以使Ti金属萃取AlGaN/GaN材料表面的N，在其表面形成N空位，同时保证在反应过程不受外界环境影响。之后，使用HF溶液去除退火后的SiO2保护层、Ti金属层及TiN。接着，在经过表面处理的AlGaN/GaN材料上电子束蒸发或溅射制作金属电极层，所述金属电极层的第一金属层为Ti金属层，作为最终势垒层金属，Ti金属层在二次退火过程中继续萃取N，在AlGaN/GaN表面形成更高密度的N空位；第二金属层为Al金属层，可以催化N原子与Ti反应，同时与Ti形成低功函数的合金相；第三金属层为Ni金属层，其作为阻挡层，阻挡Al、Au反应，保持合金形貌；第四金属层为Au金属层，可以保证稳定低阻的外接触。最后，在400℃～750℃退火处理，使制作的欧姆接触电极因使用二次在AlGaN/GaN表面拥有更高密度的N空位，降低了欧姆接触电阻，同时二次退火、合金温度降低，使合金后的金属表面平整度良好，提升了器件性能。根据以上内容，本专利技术提供的一种适用于AlGaN/GaN器件的欧姆接触制作方法，包括如下工艺步骤：步骤1：对AlGaN/GaN材料进行表面处理；步骤2：对所述AlGaN/GaN材料表面蒸发或溅射Ti金属；步骤3：对所述Ti金属表面淀积SiO2保护层；步骤4：对所述淀积SiO2保护层后的样品进行包封退火处理；Ti金属包封退火处理可以使Ti金属萃取AlGaN/GaN材料表面的N，在其表面形成N空位，同时保证在反应过程不受外界环境影响；步骤5：去除所述包封退火处理后的样品的SiO2保护层、Ti金属层及包封退火处理过程中形成的TiN；步骤6：对所述步骤5后的样品进行表面处理；步骤7：对所述步骤6后的样品表面依次蒸发或溅射Ti/Al/Ni/Au；步骤8：对所述步骤7后的样品进行退火处理。所述步骤1、6中，对AlGaN/GaN材料进行表面处理，所述表面处理为依次使用丙酮、乙醇60℃水浴清洗5～15min，去离子水清洗5～15min，氮气吹干；所述步骤2中，在AlGaN/GaN材料表面蒸发或溅射Ti金属，为使用电子束蒸发或溅射制作的Ti金属层，Ti金属层厚度为所述步骤3中，在Ti金属表面淀积SiO2保护层为使用PECVD淀积的SiO2保护层，SiO2保护层的厚度为所述步骤4中，对淀积SiO2后的样品包封退火处理，为850℃～950°快速退火10s～50s，退火过程中充入氮气作为保护气体；所述步骤5中，对包封退火后的样品采用HF溶液处理以去除SiO2保护层、Ti金属层及TiN，HF溶液为HF溶液:NH4F溶液＝1：5(体积比)，腐蚀10s～300s。所述步骤7中，对步骤6后的样品表面依次蒸发或溅射Ti/Al/Ni/Au，Ti/Al/Ni/Au金属电极结构，第一层金属Ti的厚度为第二层金属Al的厚度为第三层Ni的厚度为第四层Au的厚度为所述步骤8中，对步骤7后的样品进行退火处理，为400℃～750℃快速退火10s～100s，退火过程中充入氮气作为保护气体。本专利技术的有益效果是：本专利技术所提供的一种适用于AlGaN/GaN器件的欧姆接触制作方法，主要采用Ti金属作为势垒金属层，在制作电极之前，电子束蒸发Ti和淀积SiO2保护层对样品进行高温包封快速退火处理，使Ti金属和N原子反应，在AlGaN/GaN表面形成高密的N空位，接着去除SiO2保护层和已经发生反应的Ti金属层，蒸发Ti/Al/Ni/Au电极层，对其进行快速退火处理，使新鲜的Ti金属与N原子继续反应，在AlGaN/GaN表面形成更高密的N空位，使电极下方的GaN/AlGaN层变成重掺杂区，同时二次退火、合金温度降低，使合金后的金属表面平整度良好，提升了器件性能。附图说明图1为本专利技术所提供AlGaN/GaN材料一般结构示意图；图2为本专利技术所提供AlGaN/GaN材料上欧姆接触电极区域电子束蒸发Ti金属的结构示意图；图3为本专利技术所提供剥离金属Ti后淀积SiO2保护层结构示意图；图4为本专利技术所提供在欧姆接触电极区域电子束蒸发Ti/Al/Ni/Au电极层结构示意图；图5为本专利技术所提供经过退火、合金后的欧姆接触电极的结构示意图。其中，1为衬底；2为GaN层；3为AlGaN层；4为金属Ti；5为金属Al；6为金属Ni；7为金属Au；8为SiO2保护层；9为光刻胶层。具体实施方式为使本专利技术的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施方式，对本专利技术的作进一步详细描述。以下为具体的工艺实施步骤：1、如图1所示，为AlGaN/GaN材料一般结构示意图，包括衬底1、GaN层2、AlGaN层3。对图1所示的结构表面进行处理。依次使用丙酮、乙醇60℃水浴清洗5～15min，去离子水清洗5～15min，氮气吹干，之后进行匀胶、光刻、显影等一系列步骤确定欧姆接触电极制作区域。2、如图2所示，为光刻显影后的采用电子束蒸发金属Ti的结构示意图，包括位于AlGaN层3之上的Ti金属层4，和位于光刻胶层9之上的Ti金属层4，Ti金属层厚度为之后对图2所示结构进行Ti金属剥离处理。3、如图3所示，为Ti金属剥离后在样本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适用于AlGaN/GaN器件的欧姆接触制作方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：对AlGaN/GaN材料进行表面处理；步骤2：对所述AlGaN/GaN材料表面蒸发或溅射Ti金属；步骤3：对所述Ti金属表面淀积SiO2保护层；步骤4：对所述淀积SiO2保护层后的样品进行包封退火处理；步骤5：去除所述包封退火处理后的SiO2保护层、Ti金属层及包封退火处理过程中形成的TiN；步骤6：对所述步骤5后的样品进行表面处理；步骤7：对所述步骤6后的样品表面依次蒸发或溅射Ti/Al/Ni/Au；步骤8：对所述步骤7后的样品进行退火处理。

【技术特征摘要】
1.一种适用于AlGaN/GaN器件的欧姆接触制作方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：对AlGaN/GaN材料进行表面处理；步骤2：对所述AlGaN/GaN材料表面蒸发或溅射Ti金属；步骤3：对所述Ti金属表面淀积SiO2保护层；步骤4：对所述淀积SiO2保护层后的样品进行包封退火处理；步骤5：去除所述包封退火处理后的SiO2保护层、Ti金属层及包封退火处理过程中形成的TiN；步骤6：对所述步骤5后的样品进行表面处理；步骤7：对所述步骤6后的样品表面依次蒸发或溅射Ti/Al/Ni/Au；步骤8：对所述步骤7后的样品进行退火处理。2.如权利要求1所述的适用于AlGaN/GaN器件的欧姆接触制作方法，其特征在于，所述表面处理为依次使用丙酮、乙醇60℃水浴清洗5～15min，去离子水清洗5～15min，氮气吹干。3.如权利要求1所述的适用于AlGaN/GaN器件的欧姆接触制作方法，其特征在于，步骤2制作的Ti金属层为使用电子束蒸发或溅射制作的Ti金属层，Ti金属层的厚度为4.如权利要求1所述的适用于AlGaN/GaN器件的欧姆接触制作方法，其特征在于，所述SiO2保护层为使用PECVD淀积的SiO2保护层，SiO2保护层的厚...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁世博，
申请(专利权)人：北京华碳科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：北京,11