III族氮化物半导体元件的欧姆接触的制造方法技术

本发明专利技术提供一种III族氮化物半导体元件的接触电阻的欧姆接触的制作方法。主要是使用氟化物气体等离子体进行蚀刻与表面处理，并进行退火处理以实现超低接触电阻的欧姆接触。此制造方法不会造成半导体通道表面损伤，整体制程相对简单，且制造出的III族氮化物半导体元件的可靠度佳，可应用于三族氮化物晶体管与二极管。管。管。

【技术实现步骤摘要】
III族氮化物半导体元件的欧姆接触的制造方法


[0001]本专利技术是有关于一种III族氮化物半导体元件，且特别是有关于一种III 族氮化物半导体元件的欧姆接触的制造方法。

技术介绍

[0002]现今在电力电子领域中，导入宽带隙半导体元件以提升设备和模块能效并降低能耗，已是未来趋势。特别是氮化镓高频功率元件，由于其优异的性能而成为下一代高功率和高频器件中，最有希望超越硅材料极限的半导体元件。III族氮化物半导体元件，例如，氮化镓(GaN)半导体高电子迁移率晶体管(HEMTs)，通常会形成二维电子气(2DEG，two
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dimensional electron gas)，以借此达到高频操作与高功率输出。
[0003]以金属
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绝缘
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半导体(MIS)结构的高电子迁移(HEMT)的III族氮化物半导体元件为例，其开启电阻大致上会相关于接触电阻、二维电子气的源极与栅极间电阻、二维电子气的栅极与漏极间电阻以及通道电阻，其中接触电阻占开启电阻的最大部分，故在设计上需要降低其电阻值成为欧姆接触，以借此达到高开启状态电流、低功率损耗、低热量产生与长生命周期。
[0004]已知在形成欧姆接触的降低接触电阻的作法有两种，并说明如下。其中一种是蚀刻阻障层的接触电极区域后重新长出重掺杂N型通道层(例如，N+ GaN层)于阻障层的两侧以及于通道层之上，并接着形成Ti/Au金属的源极与漏极，以在N型通道层上形成欧姆接触。然而，此种作法可能有下面的缺点：良率不高；制造成本高；蚀刻后造成阻障层内侧损伤导致缺陷并容易引发漏电；以及需要复杂且昂贵的分子束外延(MBE)来重新长出重掺杂N型通道层。
[0005]其中另一种降低接触电阻的作法是选择让Ti/Au金属的源极与栅极部分埋入阻障层中。然而，此种作法可能有下面的缺点：难以控制蚀刻深度与侧墙斜率精度；在晶圆等级(wafer
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scale)的芯片制程可能有不均匀问题；可能有残留物与蚀刻损害；以及非常难以实现具有超薄的AlN或Al(Ga)N的阻障层的HEMT III族氮化物半导体元件(注：因为不易控制蚀刻深度)。据此，对于低复杂度、低成本与高良率的低接触电阻的欧姆接触的制造方法，业界仍有迫切需求。

技术实现思路

[0006]根据本专利技术的目的，提供一种III族氮化物半导体元件的欧姆接触的制造方法，且此III族氮化物半导体元件包括晶体管以及二极管。此III族氮化物半导体元件的欧姆接触的制造方法包括：提供未形成源极及漏极的III族氮化物半导体结构；于III族氮化物半导体结构的阻障层上形成保护层；在保护层形成具有图案的遮罩层(例如，光阻层或其他可以抵抗氟化物气体等离子体腐蚀的材料层)，以定义出源极及漏极的位置；使用氟化物气体等离子体对III族氮化物半导体结构的保护层进行蚀刻处理，其中保护层对应于源极与漏极的位置处的部分至少被蚀刻至阻障层的表面；使用氟化物气体等离子体对III族氮化物半
导体结构裸露的阻障层进行表面处理；移除遮罩层，并进行退火处理；在退火处理后，于源极与漏极的位置处植入金属，以形成源极与漏极；以及对形成有源极与漏极的III族氮化物半导体结构进行快速退火处理。
[0007]根据本专利技术的目的，提供一种III族氮化物半导体元件半成品，是使用前述III族氮化物半导体元件的欧姆接触的制造方法所制造，包括：III族氮化物半导体结构；以及保护层、源极与漏极，形成于III族氮化物半导体结构的阻障层之上。
[0008]根据本专利技术的目的，提供一种III族氮化物半导体元件，是包括将上述的III族氮化物半导体元件半成品的部分该保护层去除后所形成的另一III族氮化物半导体元件半成以及栅极，其中栅极形成在阻障层之上，且于水平方向上，是位于源极与漏极之间。
[0009]总而言之，相对于先前技术，本专利技术实施例提供的III族氮化物半导体元件的欧姆接触制造方法具有低制造成本、高生产良率与制程简单等技术效果。
附图说明
[0010]本专利技术的多个附图仅是用于使本专利技术所属
的通常知识者易于了解本专利技术，其尺寸与配置关是仅为示意，且非用于限制本专利技术，其中各附图简要说明如下：
[0011]图1是本专利技术实施例的III族氮化物半导体元件的欧姆接触电阻的制造方法的流程图；
[0012]图2A至图2H是本专利技术实施例的III族氮化物半导体元件的欧姆接触电阻的制造方法其各步骤成品的剖面示意图；
[0013]图3A是本专利技术实施例的III族氮化物半导体元件的剖面示意图；
[0014]图3B是本专利技术另一实施例的III族氮化物半导体元件的剖面示意图；
[0015]图3C是本专利技术再一实施例的III族氮化物半导体元件的剖面示意图。
[0016]其中，附图标记说明如下：
[0017]1：III族氮化物族半导体元件半成品
[0018]3～5：III族氮化物族半导体元件
[0019]11：III族氮化物半导体结构
[0020]111：基板
[0021]112：成核层
[0022]113：缓冲层
[0023]114：通道层
[0024]115：阻障层
[0025]12：源极
[0026]13：漏极
[0027]14、14'：保护层
[0028]15：栅极
[0029]88：介电层
[0030]17：遮罩层
[0031]S31～S38：步骤
[0032]RI：隔离区域
[0033]1141：二维电子气层
具体实施方式
[0034]为利于了解本专利技术的技术特征、内容与优点及其所能达成的功效，兹将本专利技术配合附图，并以实施例的表达形式详细说明如下，而其中所使用的图式，其主旨仅为示意及辅助说明书之用，未必为本专利技术实施后的真实比例与精准配置，故不应就所附的图式的比例与配置关系解读、局限本专利技术于实际实施上的权利范围，合先叙明。
[0035]为了解决先前技术的III族氮化物半导体元件的欧姆接触其制造良率低与制造成本高的技术问题，本专利技术提出一种新颖可行的降低III族氮化物半导体元件的欧姆接触制造方法，其不会造成半导体通道表面损伤，整体制程相对简单，且制造出的III族氮化物半导体元件的可靠度佳，甚至，接触电阻的电阻率最低可达0.1欧姆
·
毫米。进一步地说，本专利技术的降低III族氮化物半导体元件的接触电阻的欧姆接触制造方法主要是在未形成源极及漏极的III族氮化物半导体结构形成保护层于阻障层上，接着，通过遮罩材料(例如，光阻)定义出图案后，使用氟化物气体等离子体进行对未被遮罩材料遮蔽的保护层进行蚀刻与表面处理，然后移除光阻，并进行退火处理后，才植入金属以形成源极与栅极，最后再进行快速退火处理，以达到超低接触电阻的欧姆接触。
[0036]于本专利技术的III族氮化物半导体元件的欧姆接触的制作方法中，由于存在着保护层，因此氟化物气体等离子体处理不会伤害到通本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种III族氮化物半导体元件的欧姆接触的制造方法，包括：提供未形成一源极(12)及一漏极(13)的一III族氮化物半导体结构(11')；于该III族氮化物半导体结构(11)的一阻障层(115)上形成一保护层(14')；在该保护层(14')形成具有图案的一遮罩层(17)，以定义出该源极(12)及该漏极(13)的位置；使用氟化物气体等离子体对该III族氮化物半导体结构(11')的该保护层(14')进行蚀刻处理，其中该保护层(14')对应于该源极(12)与该漏极(13)的位置处的部分至少被蚀刻至该阻障层(115)的表面；使用该氟化物气体等离子体对该III族氮化物半导体结构(11)裸露的该阻障层(115)进行表面处理；以及移除该遮罩层(17)，并进行一退火处理；在该退火处理后，于该源极(12)与该漏极(13)的位置处植入金属，以形成该源极(12)与该漏极(13)；以及对形成有该源极(12)与该漏极(13)的III族氮化物半导体结构(11)进行一快速退火处理；其中该保护层(14')为SiN
x
层或SiO2层，且该保护层(14')的厚度为5至100纳米之间，该氟化物气体等离子体为CF4、SF6或C4F8等离子体，该氟化物气体等离子体的功率为50至300瓦特之间，以及该氟化物气体等离子体的功率为50至300瓦特之间。2.如权利要求1所述的III族氮化物半导体元件的欧姆接触的制造方法，其中该退火处理的温度为摄氏450度至650度之间。3.如权利要求1所述的III族氮化物半导体元件的欧姆接触的制造方法，其中该快速退火处理的温度为摄氏750度至850度之间。4.如权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：何焱腾，陈乃榕，
申请(专利权)人：瑞砻科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：