CN102231363B - 一种低比接触电阻、低粗糙度欧姆接触制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种低比接触电阻、低粗糙度欧姆接触制作方法，其特征在于在欧姆接触金属种引入难容的Mo金属，形成TiAlNiMoAu组合，在相同的合金条件下降低了合金后的表面粗糙度和比接触电阻率。该方法利用Mo的低扩散性，以及匹配的二元合金相，既实现了低接触电阻又降低了合金后欧姆接触的粗糙度，又有助于提高工艺中光刻工艺的套刻精度，减小工艺步骤，提高欧姆接触的稳定性，为器件工艺实用化打下坚实的基础。
Description
技术领域
本发明涉及一种半导体微电子设计制作方法，尤其是一种低比接触电阻、低粗糙度欧姆接触制作方法。
背景技术
n型或非故意掺杂的GaN和AlGaN材料上的欧姆接触的形成是一个复杂的过程，涉及到各种各样的固态反应, 利用物理学、冶金学和化学的相关知识, 设计包含多层金属的金属化系统, 经加热金属化系统可能产生合金化或固相再生长, 从而形成“金属—GaN层（AlGaN层）--半导体”的欧姆接触。
GaN或AlGaN上合金欧姆接触的形成需要满足一些基本设计要求。首先是势垒层 , 该层选择金属的原则是能形成低阻、低功函数、薄的和热稳定的金属性势垒层化合物, 能在 GaN 或 AlGaN 表面下形成高密度的 N空位。Ti , Ta , Zr和 Co 等符合要求, 其中 Ti 具有难熔性, 比其他几种金属具有更高的化学活性, 功函数又低, 是目前该层最常用的金属。其次是覆盖层, 该层金属起催化的作用, 增强了 N 原子与势垒层金属原子的固相反应, 另外它应和势垒层的金属形成薄的、低功函数和结实的合金相, 甚至也和N原子形成了薄的氮化物。目前 , 该层最常用的金属是Al。第三是扩散阻挡层, 一般帽层金属的功函数较高, 当帽层金属的参与或半导体元素的过多外扩不利于欧姆接触的形成时, 则在帽层与覆盖层之间沉积阻挡层以阻止各元素间相互扩散。一般来说, 熔点较高的金属特别是难熔金属, 原子扩散能力较低, 具有较好的扩散阻挡特性, 如 Pt, Pa,Ni, Cr, Mo, Ta和W等。第四是帽层, 该层作用是保持稳定低阻的外接触, 另外也起到了阻止势垒层和覆盖层的金属氧化的作用, 一般选择贵金属, 使用较普遍的是Au。
在上述基本理论和设计要求的基础上，如何找到好的欧姆接触的制作方法就成了一个非常值得研究的课题。近些年来，关于GaN和AlGaN欧姆接触的研究和报道很多，国内的研究和报道都是围绕TiAlNiAu系统展开的。相关发明主要有通过改进欧姆接触系统来增大合金温度和合金时间的选择范围从而提高工艺宽容度，以及通过对常规欧姆接触系统的退火方法的改进来改善欧姆接触性能和表面形貌特征的发明。
国外则有一些关于TiAlMoAu系统的报道，报道中也提到了Mo在改善表面形貌方面的良好效果，但关于Mo的粘附问题却被忽略不提，而我们通过实验却发现Mo的厚度以及蒸发条件控制不好，经常会出现Mo/Au两层金属翘皮甚至脱落的现象。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种低比接触电阻、低粗糙度欧姆接触制作方法。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：
一种低比接触电阻、低粗糙度欧姆接触的制作方法，其特征在于所述制作方法包括以下步骤：
A. 蒸发形成欧姆接触：将处理洁净的的金属源（包括金属Ti，Al，Ni，Mo和Au）放入电子束蒸发台的坩埚中，之后进行熔源工艺，使金属满足蒸发需要。之后将光刻好欧姆接触图形的GaN外延材料晶圆放置在电子束蒸发台的行星架上，待电子束蒸发台腔室内真空度抽至7×10-7Torr，按Ti、Al、Ni、Mo、Au顺序依次进行金属蒸发过程，形成欧姆接触；
B. 剥离：将蒸发好的晶圆分别在加热平台上的热1165溶液、丙酮、异丙醇中依次浸泡，在每种溶液中浸泡的时间至少为10分钟，最后用去离子水冲洗，氮气吹干；
C. 合金：将晶圆在快速热处理设备中进行高温快速热处理；
D. 测试：用探针台和图示仪组成的直流参数测试系统测试合金后的接触电阻值。
该发明的有益效果在于：
1.在现在TiAlNiAu欧姆接触的组合中加入难熔金属Mo作为扩散阻挡层，形成TiAlNiMoAu组合，这一新型的五种金属的组合，既解决了TiAlNiAu系统粗糙度大的问题，又避免了TiAlMoAu系统的粘附问题。
2. 该方法利用Mo的低扩散性，以及匹配的二元合金相，既实现了低接触电阻又降低了合金后欧姆接触的粗糙度，又有助于提高工艺中光刻工艺的套刻精度，减小工艺步骤，提高欧姆接触的稳定性，为器件工艺实用化打下坚实的基础。
3. 该发明在工艺上很容易实现，而且工艺宽容度高。
附图说明
图1是改进前的欧姆接触合金后形貌；
图2是本发明制作的欧姆接触合金形貌；
图3是改进前的欧姆接触在不同温度合金后的比接触电阻率；
图4是本发明制作的欧姆接触在不同温度合金后的比接触电阻率。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
一种低比接触电阻、低粗糙度欧姆接触的制作方法，其特征在于所述制作方法包括以下步骤：
A. 蒸发形成欧姆接触：将处理洁净的的金属源（包括金属Ti，Al，Ni，Mo和Au）放入电子束蒸发台的坩埚中，之后进行熔源工艺，使金属满足蒸发需要。之后将光刻好欧姆接触图形的GaN外延材料晶圆放置在电子束蒸发台的行星架上，待电子束蒸发台腔室内真空度抽至7×10-7Torr，按Ti、Al、Ni、Mo、Au顺序依次进行金属蒸发过程，形成欧姆接触；
B. 剥离：将蒸发好的晶圆分别在加热平台上的热1165溶液、丙酮、异丙醇中依次浸泡，在每种溶液中浸泡的时间至少为10分钟，最后用去离子水冲洗，氮气吹干；
C. 合金：将晶圆在快速热处理设备中进行高温快速热处理；
D.测试：用探针台和图示仪组成的直流参数测试系统测试合金后的接触电阻值。改进前的欧姆接触合金后形貌如图1所示，本发明制作的欧姆接触合金形貌如图2所示。
改进前的欧姆接触在不同温度合金后的比接触电阻率如图3所示，本发明制作的欧姆接触在不同温度合金后的比接触电阻率如图4所示。通过对比图1和图2、可以发现，采用本发明的方法，合金后金属表面的粗糙度明显降低，未出现金属发生“褶皱”现象，图形的轮廓更加清晰。通过对比图3和图4可以看出，欧姆接触的比接触电阻率从1×10-5/Ωcm2减小到5×10-6Ωcm2，降低了一倍。因此，欧姆接触的质量得到提高。
Claims (1)
1.一种低比接触电阻、低粗糙度欧姆接触的制作方法，其特征在于所述制作方法包括以下步骤：
A．蒸发形成欧姆接触：将处理洁净的的金属源包括金属Ti，Al，Ni，Mo和Au放入电子束蒸发台的坩埚中，之后进行熔源工艺，使金属满足蒸发需要；
之后将光刻好欧姆接触图形的GaN外延材料晶圆放置在电子束蒸发台的行星架上，待电子束蒸发台腔室内真空度抽至7×10-7Torr，按Ti、Al、Ni、Mo、Au顺序依次进行金属蒸发过程，形成欧姆接触；
B．剥离：将蒸发好的晶圆分别在加热平台上的热1165溶液、丙酮、异丙醇中依次浸泡，在每种溶液中浸泡的时间至少为10分钟，最后用去离子水冲洗，氮气吹干；
C．合金：将晶圆在快速热处理设备中进行高温快速热处理；
D．测试：用探针台和图示仪组成的直流参数测试系统测试合金后的接触电阻值。
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