[發明專利]一種降低寬禁帶半導體器件歐姆接觸電阻的方法

在審

• 申請號: 201410479905.1
• 申請日: 2014-09-19
• 公開（公告）號: CN104269469A
• 公開（公告）日: 2015-01-07
• 發明（設計）人: 張進成;李祥東;江海清;郝躍
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: H01L33/00
• 分類號: H01L33/00;H01L33/38;H01L33/40
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于離子注入/激光退火降低寬禁帶半導體器件歐姆接觸電阻的方法，其特征在于所述器件為GaN材料，該材料由下至上依次包括襯底、緩沖層、AlN(氮化鋁)插入層和勢壘層，該方法包括以下步驟：

步驟一，沉積Si₃N₄

采用PECVD(等離子體增強化學氣相沉積)在GaN材料上沉積一層Si₃N₄注入犧牲層，腔體壓強為600mT，溫度為250℃，功率為22W，沉積時間為6min，沉積Si₃N₄所需氣體流量分別為：SiH₄流量為4sccm，N₂流量為196sccm，NH₃流量為2sccm，He流量為200sccm；

步驟二，涂覆光刻膠，并光刻顯影去除非注入區光刻膠

在步驟一所沉積的Si₃N₄層上涂覆光刻膠，光刻膠為負膠AZ5214E，涂覆厚度約為1μm，前烘90s，溫度100℃，用EPD1000顯影，時間90s，顯影可去除非離子注入區的光刻膠；

步驟三，沉積Ni金屬

采用電子束蒸發儀器VPC-1100在步驟二的掩膜圖形上表面沉積200nmNi金屬，蒸發腔體內真空度≤2.0×10^-6Torr，Ni的蒸發速率是0.1nm/s；

步驟四，掩膜金屬Ni剝離

將沉積完Ni金屬的襯底放入丙酮中浸泡30～40min，緊接著再超聲3min，然后用無水乙醇超聲2min，最后用超純水沖洗并用N₂吹干，以實現離子注入區域的Ni金屬剝離，非離子注入區的Ni金屬未被剝離以實現注入阻擋，同時襯底上面的光刻膠全部被被剝離掉；

步驟五，注入²⁸Si離子

采用LC-4型離子注入機，對勢壘層和緩沖層進行²⁸Si離子注入；

步驟六，對離子注入后的GaN襯底進行激光退火

采用KrF激光器或ArF準分子激光器對離子注入后的GaN襯底進行激光退火以便激活²⁸Si；

步驟七，腐蝕掉Ni金屬掩膜

用20％稀硫酸腐蝕掉襯底上的全部Ni金屬掩膜，時間為30min；

步驟八，腐蝕Si₃N₄層

用2％氫氟酸腐蝕掉襯底上面全部的Si₃N₄犧牲層，時間為60s；

步驟九，在GaN材料上涂覆光刻膠，并光刻顯影去除離子注入區光刻膠

先在GaN材料上涂覆0.35μm的光刻膠PMGISF6，前烘5min，溫度200℃，然后再涂覆0.77μm的光刻膠EPI621，前烘1min，溫度90℃，曝光時間為90s，顯影液為EPD1000，顯影時間為90s，顯影之后，離子注入區的光刻膠被去除；

步驟十，在GaN材料上電子束蒸發四層金屬Ti/Al/X/Au

采用電子束蒸發儀器VPC-1100在顯影后的GaN材料上蒸發四層金屬Ti/Al/X/Au，離子注入區的金屬Ti/Al/X/Au直接和GaN材料接觸形成歐姆接觸，蒸發腔體內真空度≤2.0×10^-6Torr，蒸發速率為0.1nm/s；

步驟十一，歐姆接觸金屬Ti/Al/X/Au剝離

將沉積完歐姆接觸金屬Ti/Al/X/Au的襯底放入丙酮中浸泡30～40min，緊接著再超聲3min，然后用無水乙醇超聲2min，最后用超純水沖洗，非離子注入區上方的金屬Ti/Al/X/Au被剝離掉，離子注入區上方的金屬未被剝離，并和襯底直接接觸形成歐姆接觸。

2.如權利要求1所述的一種基于離子注入/激光退火降低寬禁帶半導體器件歐姆接觸電阻的方法，其特征在于所述襯底層為SiC襯底、藍寶石襯底、Si襯底、AlN襯底或同質外延的GaN襯底，緩沖層為GaN緩沖層、摻鐵的GaN緩沖層、AlGaN(鋁鎵氮)緩沖層或GaN和AlGaN混合的緩沖層，插入層為AlN，勢壘層為AlGaN、AlN、InAlN(銦鋁氮)或InAlGaN(銦鋁鎵氮)四元合金勢壘層。

3.如權利要求1所述的一種基于離子注入/激光退火降低寬禁帶半導體器件歐姆接觸電阻的方法，其特征在于步驟一中所述Si₃N₄的厚度為30～100nm。