CN109712877A - 欧姆接触电极、hemt器件及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种欧姆接触电极、HEMT器件及制备方法，其中，所述制备方法包括如下步骤：S1、采用光刻定义源漏欧姆接触窗口；S2、将AlGaN的欧姆接触区域刻蚀至一定的厚度；S3、在源漏区域依次沉积金属层；S4、去胶剥离后，采用微波辐射工艺进行合金退火处理，形成本发明的欧姆接触电极。本发明的欧姆接触电极的制备方法采用微波退火的方式处理沉积的金属层，有利于降低GaN欧姆接触电阻的形成温度，并提高了欧姆接触均匀性，改善了GaN功率器件的电性参数以及工作可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种欧姆接触电极、HEMT器件及制备方法。
背景技术
欧姆接触技术是实现高性能GaN HEMT器件的关键技术之一。欧姆接触制备的方法、材料的形貌与性能直接影响器件的总电导、总跨导、总输出功率、微波噪声特性以及器件在大功率下的可靠性。选择合适的金属材料和实现半导体材料表面的重掺杂是实际工艺中获得良好的欧姆接触的常用方法。欧姆接触一般选择导电性和热稳定性良好、功函数与半导体接近的金属材料，以降低材料间的势垒高度。而半导体材料可通过在衬底生长过程中掺入杂质或者采用离子注入等方法实现重掺杂。但AlGaN、GaN等宽禁带半导体会发生自补偿作用，难以利用半导体表面重掺杂获得欧姆接触。因此，面临如何形成有效的欧姆接触的技术问题，有必要提出进一步地解决方案。
发明内容
本发明旨在提供一种欧姆接触电极、HEMT器件及制备方法，以克服现有技术中存在的不足。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
一种欧姆接触电极的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
S1、采用光刻定义源漏欧姆接触窗口；
S2、将AlGaN的欧姆接触区域刻蚀至一定的厚度；
S3、在源漏区域依次沉积金属层；
S4、在沉积的金属层上进行涂胶，并经曝光、显影后，通过光刻的方式定义金属层的图形；
S5、去胶剥离后，采用微波辐射工艺进行合金退火处理，形成本发明的欧姆接触电极。
作为本发明的欧姆接触电极的制备方法的改进，将AlGaN的欧姆接触区域刻蚀至15-20nm的厚度。
作为本发明的欧姆接触电极的制备方法的改进，在源漏区域依次沉积：第一Ti层、Al层、第二Ti层以及TiW层，或者，在源漏区域依次沉积：第一Ti层、Al层、第二Ti层以及TiW层。
作为本发明的欧姆接触电极的制备方法的改进，在源漏区域依次沉积：第一Ti层、Al层、第二Ti层以及TiW层时，所述第一Ti层的厚度为15-25mm，Al层为第一Ti层厚度的6倍，所述第二Ti层的厚度为60nm，所述TiW层的厚度为50nm；
在源漏区域依次沉积：第一Ti层、Al层、第二Ti层以及W层时，所述第一Ti层的厚度为15-25mm，Al层为第一Ti层厚度的6倍，所述第二Ti层的厚度为60nm，所述W层的厚度为50nm。
作为本发明的欧姆接触电极的制备方法的改进，通过热蒸发、电子束蒸发或磁控溅射的方式在源漏区域依次沉积金属层。
作为本发明的欧姆接触电极的制备方法的改进，采用微波辐射工艺进行合金退火处理时，所述微波退火的温度以20℃/min～50℃/min的速率上升至850-900℃，然后保持30-150s。
作为本发明的欧姆接触电极的制备方法的改进，配合微波辐射聚焦装置，进行合金退火处理，并保持微波的输出功率为3500-4000W。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
一种欧姆接触电极，其通过如上所述的制备方法获得。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
一种HEMT器件，其包括如上所述的欧姆接触电极。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的欧姆接触电极的制备方法采用微波退火的方式处理沉积的金属层，有利于降低GaN欧姆接触电阻的形成温度，并提高了欧姆接触均匀性，改善了GaN功率器件的电性参数以及工作可靠性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为由本发明的欧姆接触电极制备方法中，在源漏区域依次沉积：第一Ti层、Al层、第二Ti层以及TiW层时的结构示意图；
图2为由本发明的欧姆接触电极制备方法中，在源漏区域依次沉积：第一Ti层、Al层、第二Ti层以及W层时的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供一种欧姆接触电极的制备方法，其包括如下步骤：
S1、采用光刻定义源漏欧姆接触窗口。
S2、将AlGaN的欧姆接触区域刻蚀至一定的厚度。优选地，将AlGaN的欧姆接触区域刻蚀至15-20nm的厚度。
S3、在源漏区域依次沉积金属层。优选地，采用热蒸发、电子束蒸发或磁控溅射等方式在源漏区域依次沉积金属层。
如图1所示，在一个实施方式中，在源漏区域依次沉积：第一Ti层、Al层、第二Ti层以及TiW层。上述沉积的各金属层为无金金属层，其有利于实现低温退火，进而降低GaN基HEMTs器件的制造成本，实现大规模生产。
其中，第一Ti层作为势垒层直接与半导体材料接触，其作用是与AlxGa1-xN/GaN异质结发生固相反应形成低电阻的金属化或半金属化化合物，并阻挡其他功函数大的金属层向半导体表面扩散。
Al层作为覆盖层，其作用是作为催化剂促进N原子与势垒层金属的固相化学反应，并于势垒层金属形成低功函数的致密合金。
第二Ti层作为隔离层，TiW层作为帽层。二者作为保护层使用，具有良好的化学稳定性。
本实施方式中，在源漏区域依次沉积：第一Ti层、Al层、第二Ti层以及TiW层时，所述第一Ti层的厚度为15-25mm，Al层为第一Ti层厚度的6倍，所述第二Ti层的厚度为60nm，所述TiW层的厚度为50nm
如图2所示，在另一个实施方式中，在源漏区域依次沉积：第一Ti层、Al层、第二Ti层以及W层。上述各金属层的作用与上述实施方式中各金属层的作用相同，此处不再重复介绍。
在源漏区域依次沉积：第一Ti层、Al层、第二Ti层以及W层时，所述第一Ti层的厚度为15-25mm，Al层为第一Ti层厚度的6倍，所述第二Ti层的厚度为60nm，所述W层的厚度为50nm。
S4、在沉积的金属层上进行涂胶，并经曝光、显影后，通过光刻的方式定义金属层的图形。
S5、去胶剥离后，采用微波辐射工艺进行合金退火处理，形成本发明的欧姆接触电极。
采用微波退火的方式处理沉积的金属层，有利于降低GaN欧姆接触电阻的形成温度，并提高了欧姆接触均匀性。其原理在于：微波产生的电场与材料特定的分子发生了反应。具体地，微波退火能够在较低的温度下实现杂质激活和晶格修复，从而微波退火通过分子级的耦合对材料进行加热，具有整体加热及选择性加热的特点，适合于半导体工艺制造的退火工艺。
在一个实施方式中，采用微波辐射工艺进行合金退火处理时，所述微波退火的温度以20℃/min～50℃/min的速率上升至850-900℃，然后保持30-150s。此外，为了保证微波辐射作用范围精确到所用晶圆尺寸，需要配合微波辐射聚焦装置，进行合金退火处理，并保持微波的输出功率为3500-4000W。
基于如上所述的制备方法，本发明还提供一种欧姆接触电极，其通过如上所述的制备方法获得。
基于如上所述的欧姆接触电极，本发明还提供一种HEMT器件，其包括如上所述的欧姆接触电极。
需要说明的是，在不付出创造性劳动的前提下，本发明的欧姆接触电极还可应用于其他类似的产品中作为电极使用，本发明不一一进行列举。
综上所述，本发明的欧姆接触电极的制备方法采用微波退火的方式处理沉积的金属层，有利于降低GaN欧姆接触电阻的形成温度，并提高了欧姆接触均匀性，改善了GaN功率器件的电性参数以及工作可靠性。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (9)
1.一种欧姆接触电极的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
S1、采用光刻定义源漏欧姆接触窗口；
S2、将AlGaN的欧姆接触区域刻蚀至一定的厚度；
S3、在源漏区域依次沉积金属层；
S4、在沉积的金属层上进行涂胶，并经曝光、显影后，通过光刻的方式定义金属层的图形；
S5、去胶剥离后，采用微波辐射工艺进行合金退火处理，形成本发明的欧姆接触电极。
2.根据权利要求1所述的欧姆接触电极的制备方法，其特征在于，将AlGaN的欧姆接触区域刻蚀至15-20nm的厚度。
3.根据权利要求1所述的欧姆接触电极的制备方法，其特征在于，在源漏区域依次沉积：第一Ti层、Al层、第二Ti层以及TiW层，或者，在源漏区域依次沉积：第一Ti层、Al层、第二Ti层以及W层。
4.根据权利要求3所述的欧姆接触电极的制备方法，其特征在于，在源漏区域依次沉积：第一Ti层、Al层、第二Ti层以及TiW层时，所述第一Ti层的厚度为15-25mm，Al层为第一Ti层厚度的6倍，所述第二Ti层的厚度为60nm，所述TiW层的厚度为50nm；
在源漏区域依次沉积：第一Ti层、Al层、第二Ti层以及W层时，所述第一Ti层的厚度为15-25mm，Al层为第一Ti层厚度的6倍，所述第二Ti层的厚度为60nm，所述W层的厚度为50nm。
5.根据权利要求1所述的欧姆接触电极的制备方法，其特征在于，通过热蒸发、电子束蒸发或磁控溅射的方式在源漏区域依次沉积金属层。
6.根据权利要求1所述的欧姆接触电极的制备方法，其特征在于，采用微波辐射工艺进行合金退火处理时，所述微波退火的温度以20℃/min～50℃/min的速率上升至850-900℃，然后保持30-150s。
7.根据权利要求1所述的欧姆接触电极的制备方法，其特征在于，配合微波辐射聚焦装置，进行合金退火处理，并保持微波的输出功率为3500-4000W。
8.一种欧姆接触电极，其特征在于，所述欧姆接触电极通过如权利要求1-7任一项所述的制备方法获得。
9.一种HEMT器件，其特征在于，所述HEMT器件包括如权利要求8所述的欧姆接触电极。
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