一种透明氮化镓HEMT的欧姆接触制备方法技术

本发明专利技术公开了一种透明氮化镓HEMT的欧姆接触制备方法，该方法包括：在氮化镓HEMT晶圆上淀积不透明欧姆金属；进行退火，所述不透明欧姆金属与氮化镓HEMT晶圆表面的三族氮化物材料反应，三族氮化物材料中的氮缺失，产生大量氮空位，形成N型重掺杂；用酸洗的方法去除退火后的不透明欧姆金属；淀积透明欧姆接触材料，与具有大量氮空位、形成N型重掺杂的三族氮化物形成良好的欧姆接触。常规氮化镓HEMT制备方法中通过高温退火使金属电极与异质结形成欧姆接触，但是金属电极不透明；而采用透明材料作为电极时，通过高温退火无法与氮化镓HEMT结构形成良好的欧姆接触。本发明专利技术可解决该问题，且工艺简单、易于实现，性能良好，效果突出。效果突出。效果突出。

【技术实现步骤摘要】
一种透明氮化镓HEMT的欧姆接触制备方法


[0001]本专利技术属于半导体器件
，特别涉及一种透明氮化镓HEMT的欧姆接触制备方法。

技术介绍

[0002]透明电子学是一个新兴科技领域，可以应用于多个领域，如各种电子产品、太阳能电池板、功能性透明窗口等，但是目前透明电子器件的研发制备并不成熟，如基于ITO和掺杂氧化锌的器件其迁移率很低，通常不超过10cm2/Vs，严重限制了电子器件的性能。另外，薄层碳基电子材料，如石墨烯，具有很高的电子迁移率，也在文献中报道；但是石墨烯由于其材料特性的限制，电子器件很难关断，另外由于其薄层的限制，电流值也比较小。
[0003]第三代半导体材料——氮化镓及其三族氮化物材料具有宽带隙、高电子饱和速度等优势，进一步地，氮化镓基异质结具有高电子浓度、高迁移率等优点，其被广泛应用于射频器件和电力电子器件领域。特别地，氮化镓是直接带隙半导体，禁带宽度为3.4eV，因此可作为透明半导体材料，结合氮化镓HEMT器件具有高击穿电压、低导通电阻、高开关频率以及体积小的特性，用其制备透明器件。
[0004]欧姆接触是HEMT器件工艺的关键步骤之一。常规氮化镓HEMT制备方法中，通过高温退火使Ti/Al/Ni/Au等金属电极与异质结形成欧姆接触，但是Ti/Al/Ni/Au等金属不透明。常用透明的导电材料，例如ITO、GZO或者石墨烯、金属纳米线等，通过高温退火的方法，无法与氮化镓HEMT结构形成良好的欧姆接触。

技术实现思路

[0005]为了克服上述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种透明氮化镓HEMT的欧姆接触制备方法，以期通过低成本工艺实现透明氮化镓HEMT器件良好的欧姆接触。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：
[0007]一种透明氮化镓HEMT的欧姆接触制备方法，包括如下步骤：
[0008]S1：在透明氮化镓HEMT晶圆上淀积不透明欧姆金属；
[0009]S2：进行退火，所述不透明欧姆金属与氮化镓HEMT晶圆表面的三族氮化物材料反应，三族氮化物材料中的氮缺失，产生氮空位，形成N型重掺杂；
[0010]S3：用酸洗的方法去除退火后的不透明欧姆金属；
[0011]S4：淀积透明欧姆接触材料，与具有氮空位、形成N型重掺杂的三族氮化物形成良好的欧姆接触。
[0012]在一个实施例中，所述不透明欧姆金属为最下面两层为Ti/Al的金属堆，或者最下面两层为Ta/Al的金属堆，或者最下面两层为Mo/Al的金属堆；所述金属堆的厚度为50nm
‑
1μm。
[0013]在一个实施例中，所述退火工艺为快速热退火，或炉管退火，或箱式退火，温度为500
‑
1000℃，保护气体为氮气或者真空。
[0014]在一个实施例中，所述透明欧姆接触材料为具有导电性的透明金属氧化物、石墨烯和纳米金属线中的任意一种或任意几种的组合。
[0015]在一个实施例中，所述S3，酸洗的方法如下：
[0016]S31：利用王水去除最上层的Au、Ni、Al层；
[0017]S32：用氢氟酸或包含氢氟酸的混合液洗去Ti层。
[0018]在一个实施例中，所述透明氮化镓HEMT晶圆包括自下而上依次层叠设置的衬底、复合缓冲层、沟道层和势垒层以及位于势垒层上的源电极、漏电极和栅电极；所述沟道层和势垒层的材料为三族氮化物半导体，形成异质结结构，并在沟道层和势垒层的界面形成二维电子气，作为晶体管的导电沟道；所述衬底层、复合缓冲层、沟道层、势垒层以及所述源电极、栅电极和漏电极均为在可见光区间透明的材料。
[0019]在一个实施例中，所述衬底材料为蓝宝石或玻璃，厚度为100
‑
1000μm；所述沟道层的材料为氮化镓或铟镓氮或氮化铝，厚度为100
‑
500nm；所述势垒层的材料为铝镓氮或铟镓氮，厚度为5
‑
40nm。
[0020]在一个实施例中，所述复合缓冲层包括成核层、过渡层和缓冲层中的一层或者多层，当设置多层时，成核层位于过渡层下方，过渡层位于缓冲层下方。
[0021]在一个实施例中，所述成核层的材料为氮化铝，厚度为10
‑
300nm；过渡层的材料为铝组分变化的铝镓氮，或者氮化铝/氮化镓超晶格，或者铝镓氮/氮化镓超晶格，厚度为100
‑
1000nm；缓冲层的材料为氮化镓或者铝镓氮，厚度为100
‑
3000nm。
[0022]在一个实施例中，在所述沟道层和势垒层之间设有隔离层；在所述势垒层上面，设有帽层，所述源电极、栅电极和漏电极位于所述帽层上面；所述隔离层的材料为氮化铝，厚度为0.5
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3nm，所述帽层的材料为氮化镓，厚度为0.5
‑
3nm。
[0023]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0024]1、对于采用透明导电材料做电极的氮化镓HEMT器件，采用常规退火方法并不能实现良好的欧姆接触，本专利技术提供了一种有效的透明氮化镓HEMT的欧姆接触制备方法。
[0025]2、专利技术提供的制备方法，与常规制备工艺兼容，无需额外价格高昂的设备和技术，工艺简单，容易实施，成本较低。
附图说明
[0026]图1是本专利技术实施例提供的一种透明氮化镓HEMT晶圆的结构示意图。
[0027]图2是本专利技术实施例提供的一种透明氮化镓HEMT器件的结构示意图。
[0028]图3为本专利技术制备方法的整体流程图。
[0029]图4为本专利技术实施例提供的一种透明氮化镓HEMT器件的制备方法示意图。
[0030]图5为本专利技术实施例提供的一种透明氮化镓HEMT器件的制备方法的更具体过程示意图。其中，a～m分别表示出了过程中的13个主要环节，其中i～k为本专利技术方法提供的欧姆接触制备环节。
具体实施方式
[0031]以下将结合附图及实施例对本专利技术做进一步详细说明。
[0032]请参见图1、2，图1是本专利技术实施例提供的一种透明氮化镓HEMT晶圆的结构示意
图，图2是本专利技术实施例提供的一种透明氮化镓HEMT器件的结构示意图。本实施例提供的氮化镓HEMT晶圆自下而上依次包括衬底层1，复合缓冲层2，沟道层3，隔离层24、势垒层4以及帽层25。各层依次层叠设置。其中，沟道层3和势垒层4的材料为三族氮化物半导体，形成异质结结构。并在沟道层3和势垒层4的界面形成具有高电子浓度和高迁移率的二维电子气，作为晶体管器件的导电沟道。在势垒层4上设置源电极5、栅电极7和漏电极6以及器件电学隔离完成器件制备。其中，衬底层1、复合缓冲层2、沟道层3、势垒层4以及所述源电极5、栅电极7和漏电极6均为在可见光区间透明的材料。隔离层24根据需要可取消。
[0033]本专利技术的衬底层1厚度为100
‑
1000μm，材料为蓝宝石，也可为玻璃，根据成本和性能要求综合选取。本实施例中，选择厚度本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种透明氮化镓HEMT的欧姆接触制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：在透明氮化镓HEMT晶圆上淀积不透明欧姆金属；S2：进行退火，所述不透明欧姆金属与氮化镓HEMT晶圆表面的三族氮化物材料反应，三族氮化物材料中的氮缺失，产生氮空位，形成N型重掺杂；S3：用酸洗的方法去除退火后的不透明欧姆金属；S4：淀积透明欧姆接触材料，与具有氮空位、形成N型重掺杂的三族氮化物形成良好的欧姆接触。2.根据权利要求1所述透明氮化镓HEMT的欧姆接触制备方法，其特征在于，所述不透明欧姆金属为最下面两层为Ti/Al的金属堆，或者最下面两层为Ta/Al的金属堆，或者最下面两层为Mo/Al的金属堆；所述金属堆的厚度为50nm
‑
1μm。3.根据权利要求1所述透明氮化镓HEMT的欧姆接触制备方法，其特征在于，所述退火工艺为快速热退火，或炉管退火，或箱式退火，温度为500
‑
1000℃，保护气体为氮气或者真空。4.根据权利要求1所述透明氮化镓HEMT的欧姆接触制备方法，其特征在于，所述透明欧姆接触材料为具有导电性的透明金属氧化物、石墨烯和纳米金属线中的任意一种或任意几种的组合。5.根据权利要求1所述透明氮化镓HEMT的欧姆接触制备方法，其特征在于，所述S3中，酸洗的方法如下：S31：利用王水去除最上层的Au、Ni、Al层；S32：用氢氟酸或包含氢氟酸的混合液洗去Ti层。6.根据权利要求1所述透明氮化镓HEMT的欧姆接触制备方法，其特征在于，所述透明氮化镓HEMT晶圆包括自下而上依次层叠设置的衬底、复合缓冲层、沟道层和势垒层以及位于势垒层上的源电极、漏电极和栅电极；所述沟道层和势垒层的材料...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘志宏，赵雪利，许淑宁，何佳琦，邢伟川，侯松岩，张苇杭，周瑾，张进成，郝跃，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：