[發明專利]一種改善歐姆接觸電阻的方法

在審

• 申請號: 201611228543.4
• 申請日: 2016-12-27
• 公開（公告）號: CN106783569A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發明（設計）人: 張明利;閆穩玉;趙利
• 申請（專利權）人: 山東聚芯光電科技有限公司
• 主分類號: H01L21/28
• 分類號: H01L21/28;H01L21/335
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種改善歐姆接觸電阻的方法。

背景技術

歐姆接觸是指金屬與半導體的接觸，而其接觸面的電阻值遠小于半導體本身的電阻，使得組件操作時，大部分的電壓降在活動區(Active region)而不在接觸面。歐姆接觸在金屬處理中應用廣泛，實現的主要措施是在半導體表面層進行高摻雜或者引入大量復合中心。

Si和GaAs器件及其IC的歐姆接觸技術已經比較成熟，但是對于許多寬禁帶半導體（如CdS、AlN、SiC、GaN）的歐姆接觸，在技術上尚很不成熟，其原因是這種半導體的自補償作用（即大量的晶體本征缺陷對于施主雜質或者對于受主雜質的自發補償作用）很嚴重，它們是所謂單極半導體，從外面摻入再多的雜質也難以改變其電阻率，更難以改變其型號，所以想要利用高摻雜來獲得歐姆接觸是很困難的。

歐姆接觸作為器件制備的關鍵工藝，決定著器件的許多主要參數，比如電流密度、外部增益、最高工作溫度和大功率性能等。要制備高性能的氮化鎵高電子遷移率晶體管（AlGaN/GaN HEMT），形成金屬與AlGaN良好的歐姆接觸是十分重要的。Ti/Al是最常用的歐姆接觸結構，經過退火，Ti與AlGaN中的N反應形成TiN，同時使AlGaN中產生大量起施主作用的N空位，形成n⁺層，從而使電子易于隧穿，形成歐姆接觸。Al能防止AlGaN中Ga的外擴散所導致的施主濃度降低，但是Ti和Al均容易被氧化而形成高阻氧化層，反而使接觸電阻增大，所以通常在Ti/Al之上再覆蓋一層Au加以保護，但是Au和Al很容易發生互擴散到達AlGaN表面，不利于形成良好的歐姆接觸，因此在Al和Au中間加入Ni作為隔離，可以防止Au向AlGaN的擴散。以上金屬體系在生產制作的過程中總會因為種種原因造成歐姆接觸的缺陷。

通常用快速退火方式制作歐姆接觸，快速退火技術分為傳統快速退火技術RTP和激光輻照退火技術LTP。這兩種退火技術在半導體制程中的實施方式都是以整個晶圓片為目標進行熱處理。

專利申請公布號 CN104966667A一種III-V族化合物半導體器件及其歐姆接觸電阻改善方法。該方法包括：在外延層上形成掩膜層，并采用光刻工藝在掩膜層上形成歐姆接觸區域和非歐姆接觸區域；對露出在歐姆接觸區域內的外延層進行銦離子注入；在歐姆接觸區域和非歐姆接觸區域上沉積與外延層采用的半導體材料的功函數對應的歐姆接觸金屬層；采用濕法工藝剝離非歐姆接觸區域上的掩膜層以及歐姆接觸金屬層；加熱晶圓，使歐姆接觸區域內的外延層、至少部分銦離子以及歐姆接觸金屬層形成合金化合物，進而實現歐姆接觸。但是上述方法不適應于AlGaN/GaN HEMT。

發明內容

鑒于以上所述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種改善歐姆接觸電阻的方法，采用電致發熱方式選擇性的對有缺陷的歐姆接觸電阻實施局部退火。

為實現上述目的及其他相關目的，本發明提供一種改善歐姆接觸電阻的方法，包括電流退火，其具體步驟為：將GaN HEMT的S/D極接上探針，在自動探針測試臺上就是用探針卡上的探針在整個晶圓上實施；如果這個接觸是低電阻的良好接觸，則移動到晶圓上的下一個器件；如果檢測到高電阻的不良接觸，則大于該器件額定值10倍、脈沖寬度達毫秒級的電流脈沖通過探針施加到不良接觸上，脈沖重復數次直至接觸變得良好。

優選地，在進行電流退火前，還需進行以下步驟：

第一步，對待加工器件進行清洗；

第二步，對待加工器件進行光刻，形成歐姆接觸圖形；

第三步，在待加工器件表面進行蒸鍍，由上至下蒸鍍鈦、鋁、鎳、金四層金屬層，其中，鈦的厚度20-30nm；鋁的厚度120-180nm；鎳的厚度30-50nm；金的厚度60-80nm；

第四步，去膠；

第五步，采用RTP退火；

第六步；再次清洗；

優選地，以上第二步中，在光刻工藝前在GaN溝道層和AlGaN勢壘層之間形成有二維電子氣，在所述AlGaN層表面上覆蓋掩膜層。

優選地，所述掩膜層的材料為光刻膠。

優選地，采用光刻工藝在掩膜層上形成歐姆接觸區域和非歐姆接觸區域，其中，所述歐姆接觸區域位于所述非歐姆接觸區域兩側。

優選地，以上第五步中，進行800℃的高溫退火，退火時間30s。