[發明專利]一種氮化鎵HEMT低歐姆接觸電阻結構及其制作方法

在審

• 申請號: 201811384276.9
• 申請日: 2018-11-20
• 公開（公告）號: CN109659358A
• 公開（公告）日: 2019-04-19
• 發明（設計）人: 陳興;王東;吳勇;張進成;何滇;伍旭東;檀生輝;衛祥;張金生;郝躍
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學蕪湖研究院
• 主分類號: H01L29/45
• 分類號: H01L29/45;H01L29/778;H01L21/335
• 代理公司: 蕪湖思誠知識產權代理有限公司 34138
• 代理人: 房文亮

本發明公開了一種氮化鎵HEMT低歐姆接觸電阻結構及其制作方法，涉及微電子技術領域，包括襯底、緩沖層溝道層和勢壘功能層，應用于GaN HEMT器件上，該器件結構包括：在GaN溝道層與AlGaN勢壘層之間形成二維電子氣溝道，采用光刻膠涂覆于AlGaN勢壘層頂上中部，采用電子束蒸發或磁控濺射法在AlGaN勢壘層頂上中部兩側由下至上依次沉積Ge/Au、Ti、Al、Ni和Au，去除AlGaN勢壘層頂上中部的光刻膠；將歐姆接觸激活，使得合金與溝道二維電子氣形成低接觸電阻的良好歐姆接觸，進而提高了GaN HEMT器件的性能，此發明制造工藝簡單，重復性好，適用于GaN基高壓大功率電子器件和射頻電子器件等應用。

技術領域

本發明涉及微電子技術領域，具體涉及一種氮化鎵HEMT低歐姆接觸電阻結構及其制作方法。

背景技術：

隨著現代武器裝備和航空航天、核能、通信技術、汽車電子、開關電源的發展，對半導體器件的性能提出了更高的要求。作為寬禁帶半導體材料的典型代表，GaN基材料具有禁帶寬度大、電子飽和漂移速度高、臨界擊穿場強高、熱導率高、穩定性好、耐腐蝕、抗輻射等特點，可用于制作高溫、高頻及大功率電子器件。另外，GaN還具有優良的電子特性，可以和AlGaN形成調制摻雜的AlGaN/GaN異質結構，該結構在室溫下可以獲得高于1500cm²/Vs的電子遷移率，以及高達3×10⁷cm/s的峰值電子速度和2×10⁷cm/s的飽和電子速度，并獲得比第二代化合物半導體異質結構更高的二維電子氣密度，被譽為是研制微波功率器件的理想材料。因此，基于AlGaN/GaN異質結的高電子遷移率晶體管(HEMT)在微波大功率器件方面具有非常好的應用前景。

GaN是第三代半導體材料的典型代表，具有寬禁帶、高擊穿電場、高頻、高效等優異性質，GaN基HEMT器件是在能形成二維電子氣(2DEG)的異質結上用類似金屬半導體場效應晶體管(MESFET)的工藝制作成而成，其源漏之間的主要電導由2DEG導電溝道提供，再由AlGaN勢壘層上的肖特基柵施加偏壓來改變耗盡區的厚度，從而控制溝道2DEG的濃度及器件的工作狀態。氮化鎵HEMT的器件特性和材料參數需要盡量滿足以下要求：

1、高的輸出阻抗，這要求緩沖層漏電小，即緩沖層呈高阻狀態且缺陷密度小；

2、高擊穿電壓，這對提高器件的輸出功率和功率開關的電壓承受能力非常重要；

3、跨導高且和柵壓保持好的線性關系，這與器件的頻率特性和開關速度息息相關；

4、不大于溝道電阻的歐姆接觸電阻，這對器件的膝點電壓、導通電阻和跨導都有影響；

5、好的夾斷特性，關態電流至少比開態電流小3個數量級；

6、較高的截止頻率，這與才能保證微波功率器件在高頻下的電流驅動能力；

7、良好的散熱能力，這在大功率器件應用中非常重要。

如申請號為201410121742.X公開了一種超低歐姆接觸電阻石墨烯晶體管，包括襯底以及位于襯底之上的源極和漏極，源極和漏極之間形成溝道區，溝道區從下往上依次為:石墨烯層、介質層和柵極。其制備方法包括:①形成石墨烯層:②沉積介質層:③在介質層上，通過光刻膠圖形覆蓋溝道區域:④腐蝕掉暴露出來的介質層:⑤刻蝕掉暴露出來的石墨烯層:⑥蒸發源漏極歐姆接觸金屬，形成歐姆接觸金屬層:⑦通過光刻膠圖形覆蓋所需要的源極和漏極區域:⑧形成源極和漏極:⑨形成柵極。該方法實現了源漏歐姆接觸金屬與石墨烯的一維線接觸，從而大大減小石墨烯與金屬的接觸電阻，從而增大最大振蕩頻率，有利于實現石墨烯場效應晶體管的應用，但是該種方法并未公開在降低接觸電阻同時如何保證擁有高閾值電壓、高擊穿電壓、高電流密度和優良的夾斷特性。