低阻欧姆接触的增强型制造技术

本发明专利技术公开了一种低阻欧姆接触的增强型

【技术实现步骤摘要】
低阻欧姆接触的增强型HEMT器件及其制备方法


[0001]本专利技术特别涉及一种低阻欧姆接触的增强型
HEMT
器件及其制备方法，属于半导体

。

技术介绍

[0002]以
GaN(
氮化镓
)
为代表的
III
‑
V
族半导体材料由于其禁带宽度大
、
击穿场强高
、
电子饱和速度快
、
导热性高等优异电学特性，被业界广泛研究和应用
。GaN HEMT
其中
AlGaN/GaN
形成的异质结具有压电极化和自发极化效应，在
AlGaN
势垒层和
GaN
沟道层之间生成高密度
、
高迁移率的二维电子气
(2DEG)
，使
GaN
材料成为制备电力电子器件和高频高压大功率器件的首要选择之一
。
[0003]GaN HEMT
工艺制备中仍然存在大量亟待优化的问题，其中欧姆接触工艺是制备增强型
p
‑
GaN HEMT
器件的关键工艺之一
。
目前
p
‑
GaN HEMT
器件的欧姆接触的制备方法主要有欧姆区源漏刻蚀工艺
、
通氧自停止刻蚀
GaN
工艺和双层胶金属三明治刻蚀掩膜工艺
。
[0004]对于欧姆区源漏极刻蚀工艺，由于
Cl
基刻蚀气体对于
p
‑
GaN
和
AlGaN
的刻蚀选择比小，
p
‑
GaN
刻蚀深度控制困难，欧姆接触区域下的
p
‑
GaN
未被刻蚀干净或者过刻蚀都会导致器件接触电阻增大，二维电子气通道截止，从而降低器件饱和电流对于通氧自停止刻蚀
GaN
工艺虽然可以解决
p
‑
GaN
和
AlGaN
的刻蚀选择比小的问题，精确控制
p
‑
GaN
刻蚀深度，但是刻蚀气体通入氧气刻蚀
GaN
后，会在最终刻蚀面生成氧化层薄膜等聚合物影响欧姆接触性能的稳定性
。
对双层胶金属三明治刻蚀掩膜工艺，在双层胶中间插入一层金属掩膜层，选区曝光后用金属干法刻蚀设备将显影区域金属刻蚀掉，接着用等离子体去胶机将样品表面的顶层胶和显影区域下方的底层胶去除干净后，实现
p
‑
GaN HEMT
原位生长欧姆接触金属的制备方法
。
该专利技术虽然可以精确控制欧姆接触区域
GaN
刻蚀深度，降低二次刻蚀损伤，无二次光刻偏差影响，但是制备工艺较为复杂，多次等离子体刻蚀容易导致底层胶变性，增大金属剥离难度，增加工艺成本，实现起来较为繁琐
。

技术实现思路

[0005]本专利技术的主要目的在于提供一种低阻欧姆接触的增强型
HEMT
器件及其制备方法，从而克服现有技术中的不足
。
[0006]为实现前述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案包括：
[0007]本专利技术一方面提供了一种制备低阻欧姆接触的增强型
HEMT
器件的方法，包括：
[0008]提供半导体外延结构，所述半导体外延结构包括依次层叠设置的第一半导体
、
第二半导体和第三半导体，所述第一半导体和第二半导体之间形成有载流子沟道；
[0009]在所述第三半导体表面的第一区域覆设第一掩膜，对未被第一掩膜覆盖的第三半导体进行第一次刻蚀，以除去未被第一掩膜覆盖的全部的第三半导体，而使所述第二半导体表面局部露出；
[0010]在露出的所述第二半导体表面的第二区域以及第三半导体表面覆设第二掩膜，对
未被第二掩膜覆盖的第二半导体进行第二次刻蚀，以除去第一刻蚀处理时形成的聚合物薄膜和未被第二掩膜覆盖的第二半导体的一部分，从而在所述第二半导体内形成刻蚀槽，且使所述刻蚀槽的径向面积沿纵深方向逐渐减小，其中，所述第二区域的正投影区域完全位于所述第一区域的正投影区域内，且所述第二区域包括源极区域和漏极区域；
[0011]制作与所述半导体外延结构相匹配的源极
、
漏极和栅极，使所述源极
、
漏极分别对应设置在一所述刻蚀槽内，并与所述第二半导体形成欧姆接触，所述栅极设置在所述第三半导体上
。
[0012]本专利技术另一方面还提供了由所述的制备低阻欧姆接触的增强型
HEMT
器件的方法获得的低阻欧姆接触的增强型
HEMT
器件
。
[0013]与现有技术相比，本专利技术提供的一种制备低阻欧姆接触的增强型
HEMT
器件的方法，可以在保证精确控制
p
‑
GaN
刻蚀深度的前提下，对
AlGaN
刻蚀面进行二次刻蚀，不仅可以修复第一次刻蚀造成的刻蚀损伤，降低界面态，还可以增加欧姆金属与
AlGaN
的接触面积，提高刻蚀面的粗糙度，使得欧姆金属与
AlGaN
之间的界面产生更多
N
空位，提升载流子浓度，从而降低欧姆接触电阻，增大器件饱和电流
。
附图说明
[0014]图1是本专利技术实施例1中提供的半导体外延结构的结构示意图；
[0015]图2是本专利技术实施例1中在半导体外延结构表面覆设第一掩膜后的结构示意图；
[0016]图3是本专利技术实施例1中进行第一次刻蚀后的半导体外延结构的结构示意图；
[0017]图4是本专利技术实施例1中在半导体外延结构表面覆设第二掩膜后的结构示意图；
[0018]图5是本专利技术实施例1中进行第二次刻蚀后的半导体外延结构的结构示意图；
[0019]图6是本专利技术实施例1中制作源极
、
漏极后的
HEMT
器件的结构示意图；
[0020]图
7a
是
HEMT
器件的线性传输线模型
(LTLM)
的表面示意图；
[0021]图
7b
是
HEMT
器件的线性传输线模型
(LTLM)
的剖面结构示意图及其内部电流路径；
[0022]图8是
HEMT
器件的测试端电阻的等效电路；
[0023]图9是
RT
和
l
满足的线性关系图；
[0024]图
10
是本专利技术实施例1和对比例1中提供的一种增强型
HEMT
器件的饱和电流曲线图
。
具体实施方式
[0025]鉴于现有本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种制备低阻欧姆接触的增强型
HEMT
器件的方法，其特征在于，包括：提供半导体外延结构，所述半导体外延结构包括依次层叠设置的第一半导体
、
第二半导体和第三半导体，所述第一半导体和第二半导体之间形成有载流子沟道；在所述第三半导体表面的第一区域覆设第一掩膜，对未被第一掩膜覆盖的第三半导体进行第一次刻蚀，以除去未被第一掩膜覆盖的全部的第三半导体，而使所述第二半导体表面局部露出；在露出的所述第二半导体表面的第二区域以及第三半导体表面覆设第二掩膜，对未被第二掩膜覆盖的第二半导体进行第二次刻蚀，以除去第一刻蚀处理时形成的聚合物薄膜和未被第二掩膜覆盖的第二半导体的一部分，从而在所述第二半导体内形成刻蚀槽，且使所述刻蚀槽的径向面积沿纵深方向逐渐减小，其中，所述第二区域的正投影区域完全位于所述第一区域的正投影区域内，且所述第二区域包括源极区域和漏极区域；制作与所述半导体外延结构相匹配的源极
、
漏极和栅极，使所述源极
、
漏极分别对应设置在一所述刻蚀槽内，并与所述第二半导体形成欧姆接触，所述栅极设置在所述第三半导体上
。2.
根据权利要求1所述的方法，其特征在于，具体包括：对未被第一掩膜覆盖的第三半导体进行第一次刻蚀，且使第一次刻蚀在到达第二半导体表面时自停止
。3.
根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，具体包括：采用第一刻蚀气体进行所述第一次刻蚀，之后采用第二刻蚀气体在进行所述第二次刻蚀，其中，所述第一刻蚀气体和第二刻蚀气体不同；优选的，所述第一刻蚀气体包含氧气，优选的，所述第一刻蚀气体包括氯气
、
氧气和惰性气体；优选的，所述第二刻蚀气体包含
BCl3；优选的，所述第二刻蚀气体包括氯气
、BCl3和惰性气体
。4.
根据权利要求3所述的方法，其特征在于，具体包括：采用电感耦合等离子体刻蚀的方式进行所述第一次刻蚀；优选的，在进行所述第一次刻蚀时，所述氯气的通入流量为
20
‑
80sccm
，所述氧气的通入流量为2‑
20sccm
，所述惰性气体的通入流量为5‑
30sccm
；优选的，在进行所述第一次刻蚀时，刻蚀环境的压力为5‑
20mTorr
，刻蚀环境的温度为
20
‑
50℃
，刻蚀托盘的温度为0‑
20℃
，
RF<...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜仲凯，张炳良，刘雷，
申请(专利权)人：苏州能屋电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：