[發明專利]用于制造用于HEMT器件的歐姆接觸的方法

在審

• 申請號: 201911174700.1
• 申請日: 2019-11-26
• 公開（公告）號: CN111243949A
• 公開（公告）日: 2020-06-05
• 發明（設計）人: F·尤克拉諾;C·特林加里
• 申請（專利權）人: 意法半導體股份有限公司
• 主分類號: H01L21/28
• 分類號: H01L21/28;H01L21/335;H01L29/45;H01L29/417;H01L29/778
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 閆昊

一種用于制造用于HEMT器件的歐姆接觸的方法，包括以下步驟：在包含異質結構的半導體本體上形成光刻膠層；在光刻膠層中形成開口，穿過該開口，半導體本體的表面區域暴露在所述異質結構處；使用光刻膠層作為蝕刻掩模蝕刻半導體本體的表面區域，以在異質結構中形成溝槽；在所述溝槽中和光刻膠層上沉積一個或更多個金屬層；以及實施剝離光刻膠層的工藝。

技術領域

本公開涉及用于制造用于場效應晶體管的歐姆接觸的方法，該晶體管具有高電子遷移率，被稱為HEMT(High Electron Mobility Transistor高電子遷移率晶體管)。特別地，本公開討論用于無金的歐姆接觸的自對齊過程，該過程可以被應用于例如HEMT器件的源極接觸和漏極接觸。

背景技術

眾所周知，HEMT器件包含異質結構，異質結構在兩種不同材料的半導體之間具有界面，諸如氮化鋁鎵(AlGaN)和氮化鎵(GaN)。當HEMT器件被適當偏置時，在該界面處誘導出二維電子氣(2DEG)層。

2DEG層代表具有高電荷密度的電子云，在電子云中電荷具有高遷移率。這些特性使得HEMT器件對射頻(RF)應用并且在電力電子學中均具有吸引力。

通常，HEMT器件包括用于源極和漏極端子的歐姆接觸，該歐姆接觸由金構成，以便能獲得低接觸和接入電阻(c.f.Ferdinando Iucolano，Giuseppe Greco和FabrizioRoccaforte-應用物理快報(Applied Physics Letters)103，201604(2013)；doi:10.1063/1.4828839)。

用于制造金歐姆接觸的方法典型地包括在半導體本體上沉積由堆疊形成的一個金屬層序列，該堆疊包括基底、GaN層和AlGaN層。GaN層和AlGaN層形成異質結構。

上述金屬層序列以已知工藝(諸如光刻以及剝離步驟)獲得，并且包括與半導體本體表面接觸的鈦(Ti)層、在鈦層上的鋁(Al)層、鋁層上的鎳(Ni)層、以及鎳層上沉積的金(Au)。上面提到的前三層以一種已知的方式被調整，以促進金(其功能作為歐姆接觸的中心體)與半導體本體的粘合。

用于制造金歐姆接觸的方法需要在高溫下(例如，高于800℃)的熱退火工藝。在這樣溫度條件下，Ti與GaN中可用的N₂反應形成氮化鈦。由于金屬侵入2DEG區域，因此由TiN的類金屬行為引導電荷傳輸。因為金產生金屬污染，金接觸的形成在任何情況下都不容易在CMOS線上實現，該形成將需要專用設備和隔離的生產區域。

一種常規使用的替代方法是采用無金的歐姆接觸，其中歐姆接觸的中心體由鈦和鋁構成。

金在歐姆接觸中的缺省使得退火溫度降低到600℃并且能使用例如快速熱退火(RTA)的技術。特別是RTA技術降低了具有歐姆接觸半導體本體所受到的機械應力，并且防止電荷陷阱狀態形成，因此提高了制造工藝和HEMT器件本身的效率和生產率。

現有技術中已知各種無金類型的歐姆接觸物理結構。特別是這些結構中的兩個在圖1A和1B中以側截面圖示出。

圖1A示出了一種已知類型的HEMT器件中的歐姆接觸結構4，該器件具有非嵌入半導體本體2(Jing-Neng Yao等人的“具有Ti/Al/W歐姆金屬結構的無AU的GaN高電子遷移率晶體管(An Au-free GaN High Electron Mobility Transistor with Ti/Al/W OhmicMetal Structure)”，IEEE，2015)。鈍化層3、例如SiN在半導體本體2之上延伸，并且特別是在歐姆接觸4上延伸，以保護歐姆接觸。