一种氮化镓器件欧姆接触制造方法技术

本发明专利技术公开了一种氮化镓器件欧姆接触制造方法，属于半导体器件制造技术领域，包括以下步骤：利用光刻技术定义源漏刻蚀图形区域，在AlGaN势垒层刻蚀深10～15nm，利用酸碱溶液进行清洗，进行表面氧化处理，对氧化处理后的GaN基HEMT外延片定义源漏欧姆接触图形区域；在源漏欧姆接触图形区域从下到上依次沉积Cr/Al/Ti/W多层金属结构作为氮化镓器件源漏欧姆接触；进行金属剥离形成源漏电极，在400～800℃条件下进行合金退火处理，退火时间为30s～10min，形成源漏欧姆接触电极。通过Cr/Al/Ti/W的钛合金接触所需要的退火温度比Ti/Al/Ni/Au的源漏欧姆接触金属低50～100℃，退火温度的降低会使氮化镓器件的表面形貌更加平整均匀，提高器件的可靠性。提高器件的可靠性。提高器件的可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种氮化镓器件欧姆接触制造方法


[0001]本专利技术半导体器件制造
，尤其涉及一种氮化镓器件欧姆接触制造方法。

技术介绍

[0002]近年来，氮化镓(GaN)宽禁带半导体材料由于具有的大禁带宽度、高临界场强、高热导率、高载流子饱和速率、异质结界面高二维电子气浓度等优良特性，受到了人们广泛的关注。其中铝镓氮/氮化镓异质结高电子迁移率晶体管(AlGaN/GaN HFET)、氮化镓异质结双极晶体管(GaN HBT)在高温高压高频高热导率所展现出来的优异性能，使得国内外对其进行了广泛而深入的研究并相继取得了令人瞩目的成果。对于AlGaN/GaN HFET器件而言，源漏极的欧姆接触电阻一直是影响器件性能的关键因素。高性能欧姆接触对于AlGaN/GaN HFET器件实现其大电流大功率的优势具有关键作用。GaN为宽禁带半导体材料，且不易掺杂，因此相比于硅材料器件，GaN HFET的欧姆接触制备具有一定困难。目前主流 GaN 基射频功率和功率开关器件均采用合金体系，尤其是欧姆接触，通常采用 Ti/Al/X/Au四层金属，而且退火温度在 800℃以上，专利技术人认为，这种经过高温过程的含金欧姆接触，表面形貌非常粗糙，而且边缘毛刺较多，会造成器件的电场分布很不均匀，导致器件的短路或可靠性退化。为此，需要设计出一种氮化镓器件欧姆接触制造方法。
[0003]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

[0004]专利技术人通过研究发现，经过高温过程的含金欧姆接触，表面形貌非常粗糙，而且边缘毛刺较多，会造成器件的电场分布很不均匀，导致器件的短路或可靠性退化。
[0005]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制造方法，具体技术方案如下：一种氮化镓器件欧姆接触制造方法，包括以下步骤：准备GaN基HEMT外延片，GaN基HEMT外延片包括衬底，以及在衬底上表面自下而上依次外延生长的缓冲层，GaN沟道层，AlGaN势垒层；利用光刻技术在GaN基HEMT外延片上定义源漏刻蚀图形区域，采用ICP刻蚀技术在AlGaN势垒层上表面刻蚀至深10～15nm处；对刻蚀所得的源漏图形利用酸碱溶液进行清洗；对所得的GaN基HEMT外延片进行表面氧化处理；利用光刻技术对氧化处理后的GaN基HEMT外延片定义源漏欧姆接触图形区域；在GaN基HEMT外延片上表面的源漏欧姆接触图形区域从下到上依次沉积源漏欧姆接触金属，第一层金属铬，第二层金属铝，第三层金属钛和第四层金属钨；进行金属剥离形成源漏电极，在400～800℃条件下进行合金退火处理，退火时间为30s～10min，形成源漏欧姆接触电极。
[0006]在本公开的一些实施例中，所述第一层金属铬的厚度为5～20nm。
[0007]在本公开的一些实施例中，所述第二层金属铝的厚度为30～300nm。
[0008]在本公开的一些实施例中，所述第三层金属钛的厚度为20～200nm。
[0009]在本公开的一些实施例中，所述第四层金属钨的厚度为20～200nm。
[0010]在本公开的一些实施例中，所述衬底的材料为Si或SiC或蓝宝石。
[0011]相比较现有技术而言，本专利技术具有以下有益效果：在GaN基HEMT外延片上表面淀积Cr/Al/Ti/W多层金属结构作为氮化镓器件源漏欧姆接触，Cr的功函数和n
‑
GaN的功函数相近，且由于Cr的化学特性，它还可以起到有效减少源漏欧姆接触被氧化程度的作用；Cr/Al/Ti/W的钛合金接触所需要的退火温度比Ti/Al/Ni/Au的源漏欧姆接触金属低50～100℃，退火温度的降低会使氮化镓器件的表面形貌更加平整均匀，提高器件的可靠性；用W代替Au也大大降低了GaN基HEMT器件的制造成本。
附图说明
[0012]图1为本专利技术中氮化镓器件结构的示意图；图2为本专利技术中漏极源极欧姆接触合金结构的示意图。
[0013]图中标号说明：1、衬底；2、缓冲层；3、GaN沟道层；4、AlGaN势垒层；5、源极；6、漏极；7、栅极；81、第一层金属铬；82、第二层金属铝；83、第三层金属钛；84、第四层金属钨。
[0014]具体实施方式：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、完整地描述，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。
[0015]在本申请的描述中，需要理解的是，方位术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”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。
[0016]如附图部分的图1至图2所示，设计出一种氮化镓器件欧姆接触制造方法，包括以下步骤：准备GaN基HEMT外延片，GaN基HEMT外延片包括衬底1，以及在衬底1上表面自下而上依次外延生长的缓冲层2，GaN沟道层3，AlGaN势垒层4，GaN沟道层3与AlGaN势垒层4之间形成2DEG；利用光刻技术在GaN基HEMT外延片上定义源漏刻蚀图形区域，采用ICP刻蚀技术在AlGaN势垒层4上表面刻蚀至深10～15nm处；对刻蚀所得的源漏图形利用酸碱溶液进行清洗；对所得的GaN基HEMT外延片进行表面氧化处理；利用光刻技术对氧化处理后的GaN基HEMT外延片定义源漏欧姆接触图形区域；在GaN基HEMT外延片上表面的源漏欧姆接触图形区域从下到上依次沉积源漏欧姆接触金属，第一层金属铬81，第二层金属铝82，第三层金属钛83和第四层金属钨84；进行金属剥离形成源漏电极，在400～800℃条件下进行合金退火处理，退火时间为30s～10min，形成源漏欧姆接触电极。
[0017]在GaN基HEMT外延片上表面淀积Cr/Al/Ti/W多层金属结构作为氮化镓器件源漏欧姆接触，第一层金属铬81中Cr的功函数和n
‑
GaN的功函数相近，且由于Cr的化学特性，它还可以起到有效减少源漏欧姆接触被氧化程度的作用；Cr/Al/Ti/W的钛合金接触所需要的退火温度比Ti/Al/Ni/Au的源漏欧姆接触金属低50～100℃，退火温度的降低会使氮化镓器件的表面形貌更加平整均匀，提高器件的可靠性；用第四层金属钨84中W代替Au也大大降低了GaN基HEMT器件的制造成本。
[0018]以上实施方式中，列举出3种实施例实现上述技术方案：实施例1本实施例是公开一种氮化镓器件欧姆接触制造方法，包括以下步骤：准备GaN基HEMT外延片，GaN基HEMT外延片包括衬底1，所述衬底1的材料为Si，以及在衬底1上表面自下而上依次外延生长的缓冲层2，GaN沟道层3，AlGaN势垒层4，GaN沟道层3与AlGaN势垒层4之间形成2DEG；利用光刻技术在本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种氮化镓器件欧姆接触制造方法，其特征在于，包括以下步骤：准备GaN基HEMT外延片，GaN基HEMT外延片包括衬底（1），以及在衬底（1）上表面自下而上依次外延生长的缓冲层（2），GaN沟道层（3），AlGaN势垒层（4）；利用光刻技术在GaN基HEMT外延片上定义源漏刻蚀图形区域，采用ICP刻蚀技术在AlGaN势垒层（4）上表面刻蚀至深10～15nm处；对刻蚀所得的源漏图形利用酸碱溶液进行清洗；对所得的GaN基HEMT外延片进行表面氧化处理；利用光刻技术对氧化处理后的GaN基HEMT外延片定义源漏欧姆接触图形区域；在GaN基HEMT外延片上表面的源漏欧姆接触图形区域从下到上依次沉积源漏欧姆接触金属，第一层金属铬（81），第二层金属铝（82），第三层金属钛（83）和第四层金属钨（84）；...

【专利技术属性】
技术研发人员：张金枝，胡旭宏，
申请(专利权)人：江苏镓宏半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：