一种氮化镓器件欧姆接触的制造方法技术

本发明专利技术公开了一种氮化镓器件欧姆接触的制造方法，包括衬底层，衬底层上依次外延生长有缓冲层、氮化镓沟道层、氮化铝隔离层、铝镓氮势垒层，帽层，通过清洗，光刻和刻蚀工艺，在帽层开窗口至铝镓氮势垒层，用电子束蒸发台或离子溅射机沉积源漏金属，漏源金属依次由合金化接触金属、阻挡层金属和防氧化保护层金属构成，合金化接触金属为Sc/Ti/Al的多层金属合金结构，漏源金属用快速退火炉在氮气氛围下高温退火，AlGaN与Sc/Ti/Al合金化获得欧姆接触，本发明专利技术提出的欧姆接触可以在现有工艺基础上降低欧姆接触电阻20%～50%，降低欧姆接触退火温度50

【技术实现步骤摘要】
一种氮化镓器件欧姆接触的制造方法


[0001]本专利技术属于氮化镓器件欧姆接触
，尤其涉及一种氮化镓器件欧姆接触的制造方法。

技术介绍

[0002]氮化镓器件具有耐高温、耐高压、大功率、高频和抗辐照等优点，可以广泛应用于电力电子系统和通信系统。欧姆接触技术是实现高性能GaN器件制造的关键技术之一。源漏欧姆接触电阻的大小对AlGaN/GaN HEMT器件的性能至关重要，良好的欧姆接触可使器件通态电阻低，饱和电流高，输出功率大，具有良好的稳定性和可靠性。
[0003]欧姆接触的金属选择，金属层结构，各层金属厚度，退火温度，退火时间，以及表面处理等工序都会直接影响器件的欧姆接触电阻的大小和表面平整度，进而影响器件性能和成品率。专利技术人认为，由于氮化镓的能带宽度很高，欧姆接触合金的肖特基势垒也相应较高，氮化镓多层金属合金化需要很高的退火温度，但是高温退火会引起金属表面凹凸不平，给后续的表面钝化和电镀工艺增加了难度，从而影响成品率。为此，设计出一种氮化镓器件欧姆接触的制造方法。
[0004]需要说明的是，在上述
技术介绍
部分公开的信息仅用于加强理解本公开的背景，并且因此可以包括不构成现有技术的信息。

技术实现思路

[0005]专利技术人通过研究发现，高温退火会引起源漏金属表面凹凸不平，给后续的表面钝化和电镀工艺增加了难度，从而影响成品率。
[0006]鉴于以上技术问题中的至少一项，本公开提供了一种氮化镓器件欧姆接触的制造方法，具体技术方案如下：一种氮化镓器件欧姆接触的制造方法，包括衬底层，衬底层上依次外延生长有缓冲层、氮化镓沟道层、氮化铝隔离层、铝镓氮势垒层，帽层，通过清洗，光刻和刻蚀工艺，在帽层开窗口至铝镓氮势垒层，用电子束蒸发台或离子溅射机沉积源漏金属，漏源金属依次由合金化接触金属、阻挡层金属和防氧化保护层金属构成，合金化接触金属为Sc/Ti/Al的多层金属合金结构，漏源金属用快速退火炉在氮气氛围下高温退火，AlGaN与Sc/Ti/Al合金化获得欧姆接触。
[0007]在本公开的一些实施例中，所述衬底层为蓝宝石、硅或碳化硅衬底。
[0008]在本公开的一些实施例中，所述缓冲层为氮化铝或氮化镓缓冲层。
[0009]在本公开的一些实施例中，所述帽层为氮化硅或氮化镓层。
[0010]在本公开的一些实施例中，所述阻挡层金属为Ti、Ni或Mo，厚度范围是20nm～200nm。
[0011]在本公开的一些实施例中，所述防氧化保护层金属为Au，厚度范围是20nm～200nm。
[0012]在本公开的一些实施例中，所述高温退火的条件为400～900℃，退火时间30～120秒。
[0013]在本公开的一些实施例中，所述Sc/Ti/Al的多层金属合金结构中，Sc的厚度范围是2～20nm，Ti的厚度范围是2～20nm，Al的厚度范围是10～100nm。
[0014]相比较现有技术而言，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术提出的Sc/Ti/Al多层金属合金结构，通过Sc金属的低功函数降低欧姆接触的肖特基势垒，Sc/Ti/Al在氮气氛下高温退火，一方面TiAl合金和ScAl合金扩散增强材料导电性，降低肖特基势垒，另一方面，Sc和Ti扩散到氮化镓材料中，GaN中的N与Sc和Ti分别结合成ScN和TiN后，N的空穴提供了导电电荷，从而进一步降低肖特基势垒，在金属与氮化镓之间形成欧姆接触，从而降低接触电阻，氮化镓器件的欧姆接触性能直接影响器件的饱和电流和输出功率，欧姆接触电阻越低，器件的跨导就越高，饱和电流越大，器件的输出功率越大；本专利技术主要应用于氮化镓HEMT器件和深紫外LED器件的欧姆接触，本专利技术提出的欧姆接触可以在现有工艺基础上降低欧姆接触电阻20%～50%，降低欧姆接触退火温度50
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100度，提高表面平整度，相应提高欧姆接触的稳定性和可靠性，以及器件工作电流和输出功率；本专利技术工艺菜单简单，重复性好，能够充分发挥氮化镓功率器件高频、高击穿电压、高电流密度等特点；本专利技术可以应用于氮化镓功率器件，射频器件以及深紫外LED器件的生产制造。
附图说明
[0015]图1为本专利技术结构中实施例1的示意图。
[0016]图中标号说明：1、衬底层；2、缓冲层；3、氮化镓沟道层；4、氮化铝隔离层；5、铝镓氮势垒层；6、帽层；7、合金化接触金属；8、阻挡层金属；9、防氧化保护层金属。
具体实施方式
[0017]为了更好地了解本专利技术的目的、结构及功能，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、完整的描述，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。
[0018]本文中为部件所编序号本身，仅用于区分所表述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本公开中所说“连接”，如无特殊具体说明，均包括直接和间接的“连接”。在本申请的描述中，需要理解的是，方位术语“上”“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简要描述，而不是指示或暗示所指的装置或单元必须具有特定的方位、以特定的方位构成和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
[0019]如附图部分的图1所示，设计出一种氮化镓器件欧姆接触的制造方法，包括衬底层1，衬底层1上依次外延生长有缓冲层2、氮化镓沟道层3、氮化铝隔离层4、铝镓氮势垒层5，帽层6，通过清洗，光刻和刻蚀工艺，在帽层6开窗口至铝镓氮势垒层5，用电子束蒸发台或离子溅射机沉积源漏金属，漏源金属依次由合金化接触金属7、阻挡层金属8和防氧化保护层金属9构成，合金化接触金属7为Sc/Ti/Al的多层金属合金结构，漏源金属用快速退火炉在氮
气氛围下高温退火，AlGaN与Sc/Ti/Al合金化获得欧姆接触。
[0020]具体原理是：由于氮化镓的能带宽度3.4eV，氮化铝的能带宽度是6.2eV，铝镓氮的能带宽度很大，并且随着铝组分的变化而变化，在3.4eV至6.2eV之间，金属与氮化镓的功函数比较大，而肖特基势垒高度直接与金属功函数相关，所以金属氮化镓的势垒高度比较大，氮化镓的欧姆接触工艺难度比较大。为了获得较好的欧姆接触，肖特基势垒越低越好，所以我们需要选择金属功函数低的金属，如钛、铝、铬等金属，相应的金属功函数为：钛4.33eV，铝4.28eV，铬4.50eV等。表1是金属
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GaN功函数比较。
[0021]表1 金属
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GaN功函数比较金属钛Ti铝Al铬Cr钪Sc金Au镍Ni功函数(eV)4.334.284.503.505.105.15从表1可以看到，钛，铝的金属功函数要比镍，金低很多。所以钛铝可以被用来作为源漏欧姆接触金属，而镍金的金属功函数比较高，所以镍金可以被用作栅肖特基接触金属。铝镓氮的能带宽度很大，钛铝的多层金属结构以及合金化方法仍有许多不足之处，Ti/Al基的退火温度比较高，表面损伤比较大，退火后表面粗糙度比较大，接触电阻的性能也有待提高。考虑到钪金属（Sc）与氮化镓的功函数只有3.50eV，比钛本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种氮化镓器件欧姆接触的制造方法，其特征在于：包括衬底层（1），衬底层（1）上依次外延生长有缓冲层（2）、氮化镓沟道层（3）、氮化铝隔离层（4）、铝镓氮势垒层（5），帽层（6）；通过清洗，光刻和刻蚀工艺，在帽层（6）开窗口至铝镓氮势垒层（5），用电子束蒸发台或离子溅射机沉积源漏金属，漏源金属依次由合金化接触金属（7）、阻挡层金属（8）和防氧化保护层金属（9）构成，合金化接触金属（7）为Sc/Ti/Al的多层金属合金结构，漏源金属用快速退火炉在氮气氛围下高温退火，AlGaN与Sc/Ti/Al合金化获得欧姆接触。2.根据权利要求1所述的氮化镓器件欧姆接触的制造方法，其特征在于，所述衬底层（1）为蓝宝石、硅或碳化硅衬底。3.根据权利要求1所述的氮化镓器件欧姆接触的制造方法，其特征在于，所述缓冲层（2）为氮化铝或氮化...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡旭宏，
申请(专利权)人：徐州金沙江半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：